DE102023100823A1 - Getriebeeinheit für eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug sowie Antriebseinheit und Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1) eine Antriebseinheit (2) und ein Kraftfahrzeug. Zwei Eingangsgetriebestufen (10, 11) weisen eine jeweilige Antriebswelle (19, 21) und ein jeweiliges Abtriebselement (14, 16) auf. Eine Getriebeschalteinrichtung (24) der Getriebeeinheit (1) umfasst zwei oder mehr Schaltelemente (25, 26), welche aus einer Neutralstellung wahlweise in eine erste Schaltstellung, in der das zugehörige Abtriebselement (14, 16) und eine zugehörige Abtriebswelle (5, 6) eines Zentraldifferenzials (7) der Getriebeeinheit (1) drehfest miteinander gekoppelt sind, oder in eine zweite Schaltstellung, in der das zugehörige Abtriebselement (14, 16) und der Differenzialkäfig (33) drehfest miteinander gekoppelt sind, verstellbar sind. Weiter weist die Getriebeschalteinrichtung (24) eine Schaltaktoreinheit (28) auf, die dazu eingerichtet ist, sowohl das erste Schaltelement (25) als auch das zweite Schaltelement (26) aus der entsprechenden Neutralstellung in die jeweilige erste Schaltstellung oder in die jeweilige zweite Schaltstellung zu verstellen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit, die die Getriebeeinheit und zwei elektrische Antriebsmaschinen aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das die Antriebseinheit aufweist. Insbesondere weist die Antriebseinheit zwei gleich ausgebildete elektrische Antriebsmaschinen auf, was bedeutet, dass es sich bei dem Kraftfahrzeug, das insbesondere als ein Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen ausgebildet ist, um ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder ein reinelektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, handelt.
• Es hat sich bei der Entwicklung von elektrischen Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge als vorteilhaft erwiesen, wenn beide Räder (Reifen-Felgen-Kombinationen) derselben Antriebsachse radindividuell mittels einer jeweiligen elektrischen Antriebsmaschine antreibbar sind. Ein solcher Einzelradantrieb ist hinsichtlich einer Querdynamik des Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft, da unterschiedliche Drehmomente zwischen einem linken Rad und einem rechten Rad derselben Antriebsachse bereitgestellt werden können (Torque Vectoring). Kommt es jedoch dazu, dass der Nutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs nur besonders wenig Leistung anfordert, beispielsweise im Stadtverkehr, sind die beiden elektrischen Antriebsmaschinen derselben Antriebsachse jeweils unterfordert, was bedeutet, dass diese in einem jeweils ungünstigen Betriebspunkt betrieben werden. In einem solchen jeweiligen Schwachlastbetrieb der Antriebsmaschinen werden diese also besonders ineffizient betrieben. Es besteht somit der Bedarf, beide Räder derselben Antriebsachse mit nur einer der beiden elektrischen Antriebsmaschinen anzutreiben. Um bei einem solchen Einmaschinenbetrieb eine Drehzahl- bzw. Drehmomentverteilung (insbesondere bei Kurvenfahrt) zu gewährleisten, ist ein Differenzial vonnöten, das mittels einer heutzutage besonders komplizierten und aufwändig herzustellenden Schaltmechanik an die Antriebsmaschinen oder selektiv an ein der beiden Antriebsmaschinen zu koppeln ist.
• Die DE 20 2020 105 216 U1 offenbart ein elektrisches Antriebssystem mit zwei elektrischen Maschinen, die über zwei unterschiedliche Übersetzungen mit einer als ein Differenzial ausgebildeten Achsschnittstelle gekoppelt sind.
• Ferner betrifft die DE 10 2020 216 249 A1 eine Getriebeanordnung mit zumindest zwei elektrischen Maschinen, wobei jede elektrische Maschine zumindest eine erste Übersetzungsstufe und eine zweite Übersetzungsstufe aufweist, wobei die jeweilige zweite Übersetzungsstufe mit einem Differenzial antriebswirksam verbunden ist.
• Die DE 10 2010 005 789 A1 schlägt eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vor, die zwei elektrische Maschinen aufweist. Mittels dieser Antriebsvorrichtung ist eine Beeinflussung einer Fahrzeugdynamik möglich. Für den Fall, dass eine elektrische Maschine ausgefallen ist, ist der Antrieb des Fahrzeugs weiterhin mit beiden Antriebsrädern möglich.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, um mittels einer besonders einfachen Schaltmechanik zwei Antriebsmaschinen selektiv an ein Differenzial koppeln zu können.
• Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
• Gemäß der Erfindung wird eine Getriebeeinheit für eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, das insbesondere als ein Personenkraftwagen und/oder als Lastkraftwagen ausgebildet ist, vorgeschlagen. Ferner wird erfindungsgemäß eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Antriebseinheit die Getriebeeinheit und zwei elektrische Antriebsmaschinen aufweist. Das bedeutet, dass in bestimmungsgemäßer Einbaulage der Getriebeeinheit diese ein Bestandteil der Antriebseinheit ist. Ferner schlägt die Erfindung ein ganz oder teilweise elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug - also ein reinelektrisch antreibbares Kraftfahrzeug oder ein Hybrid-Kraftfahrzeug - vor, das die Antriebseinheit und infolgedessen die Getriebeeinheit aufweist. Ist also die Antriebseinheit in ihrer bestimmungsgemäßen Einbaulage eingesetzt, bildet die Antriebseinheit einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Bei der Antriebseinheit handelt es sich insbesondere um eine erste Achse des Kraftfahrzeugs (beispielsweise um eine Frontachse) oder um eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs (beispielsweise um eine Heckachse des Kraftfahrzeugs). Des Weiteren ist denkbar, dass das Kraftfahrzeug zwei oder mehr Antriebsachsen, das heißt zwei oder mehr Antriebseinheiten, aufweist. In der vorliegenden Beschreibung ist zudem ein Verfahren zum Steuern der Getriebeeinheit und/oder der Antriebseinheit offenbart, wobei das Verfahren zum Beispiel mittels einer Steuereinheit, etwa eines Getriebesteuergeräts, ausgeführt werden kann.
• Für die gesamte Beschreibung gilt, dass Ausdrücke, wie „drehfest gekoppelt“, „zur Drehmomentübertragung gekoppelt“ oder dergleichen, ein direktes Kämmen (Zahn in Zahn) von korrespondierenden Zahnkränzen sowie ein indirektes bzw. mittelbares Zusammenwirken (zum Beispiel über ein Zwischenstirnrad, ein Kupplungselement, einen Zahnriemen, eine Zahnkette oder ein sonstiges endloses Zugmittel) der beiden gekoppelten/koppelbaren Elemente umfasst. Es ist somit unter „drehfest gekoppelt“, „zur Drehmomentübertragung gekoppelt“ etc. nicht zwingend eine direkte kraft-, form- und/oder stoffschlüssig Verbindung zwischen den beiden beschriebenen Elementen zu verstehen, sondern dass eine freie Relativdrehung zwischen den beiden Elementen gesperrt ist.
• Die Getriebeeinheit weist eine erste Eingangsgetriebestufe auf, die eine erste Antriebswelle und ein erstes Abtriebselement aufweist. Des Weiteren weist die Getriebeeinheit eine zweite Eingangsgetriebestufe auf, die eine zweite Antriebswelle und ein zweites Abtriebselement aufweist. Die Eingangsgetriebestufen sind separat voneinander ausgebildet.
• Die Getriebeeinheit weist des Weiteren ein Zentraldifferenzial auf, das einen Differenzialkäfig sowie eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist. Das Zentraldifferenzial ist insbesondere als ein Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferenzial ausgeführt. Es ist ferner denkbar, dass das Zentraldifferenzial als ein ein- oder mehrstufiger Planetenradsatz ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Zentraldifferenzial um ein Ravigneaux-Getriebe handeln.
• Die Getriebeeinheit weist zudem eine Getriebeschalteinrichtung auf, die ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement und eine Schaltaktoreinheit aufweist. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind jeweils aus einer jeweiligen Neutralstellung wahlweise in eine jeweilige erste Schaltstellung oder in eine jeweilige zweite Schaltstellung verstellbar.
• In der ersten Schaltstellung des ersten Schaltelements sind das erste Abtriebselement der ersten Eingangsgetriebestufe und die erste Abtriebswelle des Zentraldifferenzials mittels des ersten Schaltelements drehfest miteinander gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements sind das erste Abtriebselement der ersten Eingangsgetriebestufe und der Differenzialkäfig mittels des ersten Schaltelements drehfest miteinander gekoppelt. In der ersten Schaltstellung des ersten Schaltelements sind das zweite Abtriebselement der zweiten Eingangsgetriebestufe und die zweite Abtriebswelle des Zentraldifferenzials mittels des zweiten Schaltelements drehfest miteinander gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements sind das zweite Abtriebselement der zweiten Eingangsgetriebestufe und der Differenzialkäfig mittels des zweiten Schaltelements drehfest miteinander gekoppelt. In der jeweiligen Neutralstellung ist das jeweilige Schaltelement weder mit der entsprechend zugehörigen Abtriebswelle noch mit dem entsprechend zugehörigen Abtriebselement noch mit dem Differenzialkäfig drehfest gekoppelt. Mittels des entsprechenden Schaltelements ist so eine jeweilige Relativdrehung zwischen der entsprechenden Abtriebswelle, dem entsprechenden Abtriebselement und dem Differenzialkäfig freigegeben.
• Die Schaltaktoreinheit der Getriebeschalteinrichtung ist dazu eingerichtet, sowohl das erste Schaltelement als auch das zweite Schaltelement aus der entsprechenden Neutralstellung in die jeweilige erste Schaltstellung oder in die jeweilige zweite Schaltstellung zu verstellen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Aktoreinheit zudem dazu eingerichtet ist, sowohl das erste Schaltelement als auch das zweite Schaltelement aus der ersten bzw. zweiten Schaltstellung in die jeweilige Neutralstellung zu verstellen. Bei der Getriebeeinheit ist insbesondere vorgesehen, dass die Getriebeschalteinrichtung genau eine Schaltaktoreinheit, das heißt eine einzige Schaltaktoreinheit, aufweist.
• Gemäß der Natur von Getrieben, insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben, weist auch die hierin beschriebene Getriebeeinheit eine Hauptantriebswelle oder mehr Hauptantriebswellen sowie eine Hauptabtriebswelle oder mehr Hauptabtriebswellen auf, wobei die jeweilige Hauptantriebswelle dazu eingerichtet ist, mit einer Rotorwelle einer Antriebsmaschine drehfest verbunden zu werden. Dahingegen ist die jeweilige Hauptabtriebswelle dazu eingerichtet, mit einer Radnabe der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden zu werden, sodass bei der Antriebseinheit bzw. bei dem Kraftfahrzeug ein an der jeweiligen Radnabe drehfest befestigtes Rad (Reifen-Felgen-Kombination) und die entsprechende Hauptabtriebswelle drehfest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird in einem motorischen Betrieb der Antriebsmaschine dessen erzeugtes Drehmoment in die Getriebeeinheit eingeleitet, darin mittels der Eingangsgetriebe übersetzt und dann via Hauptabtriebswelle der Radnabe bzw. dem daran befestigten Rad bereitgestellt. Insbesondere weist die Getriebeeinheit eine erste und eine zweite Hauptantriebswelle sowie eine erste und eine zweite Hauptabtriebswelle auf, wobei zwischen der ersten Hauptantriebswelle und der ersten Hauptabtriebswelle die erste Eingangsgetriebestufe zur Drehmoment- und/oder Drehzahlübersetzung angeordnet ist. Dementsprechend ist zwischen der zweiten Hauptantriebswelle und der zweiten Hauptabtriebswelle die zweite Eingangsgetriebestufe zur Drehmoment- und/oder Drehzahlübersetzung angeordnet. Insoweit kann die Getriebeeinheit als aus zwei Teilgetrieben bzw. Getriebehälften gebildet angesehen werden.
• In einer ersten Variante der Getriebeeinheit ist die erste Antriebswelle der ersten Eingangsgetriebestufe dazu eingerichtet, mit einer ersten Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine drehfest verbunden zu werden, wohingegen die zweite Antriebswelle der zweiten Eingangsgetriebestufe dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Rotorwelle der zweiten elektrischen Antriebsmaschine drehfest verbunden zu werden. Dementsprechend sind bei einer ersten Variante der Antriebseinheit und/oder bei einer ersten Variante des Kraftfahrzeugs die erste Antriebswelle der ersten Eingangsgetriebestufe und die erste Rotorwelle drehfest miteinander verbunden, wobei die zweite Antriebswelle der zweiten Eingangsgetriebestufe und die zweite Rotorwelle drehfest miteinander verbunden sind. Bei der ersten Variante der Antriebseinheit ist insbesondere vorgesehen, dass - räumlich und/oder entlang eines Momentpfads zwischen Rotorwelle und Hauptabtriebswelle bzw. Radnabe - die jeweilige Eingangsgetriebestufe zwischen der zugehörigen Antriebsmaschine und dem Zentraldifferenzial angeordnet ist. Mittels des ersten Schaltelements sind dann bei der Antriebseinheit die erste Abtriebswelle der ersten Eingangsgetriebestufe und das erste Abtriebselement der ersten Eingangsgetriebestufe wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt, und mittels des zweiten Schaltelements sind die zweite Abtriebswelle der zweiten Eingangsgetriebestufe und das zweite Abtriebselement der zweiten Eingangsgetriebestufe wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt.
• In einer anderen, zweiten Variante der Getriebeeinheit ist das erste Schaltelement dazu eingerichtet, die erste Antriebswelle und die erste Rotorwelle selektiv drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu entkoppeln. Das zweite Schaltelement ist dabei dazu eingerichtet, die zweite Antriebswelle und die zweite Rotorwelle selektiv drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu entkoppeln. Für eine entsprechende, zweite Variante der Antriebseinheit und/oder des Kraftfahrzeugs gilt somit, dass mittels des ersten Schaltelements in dessen erster Schaltstellung die erste Rotorwelle und die erste Antriebswelle der ersten Eingangsgetriebestufe drehfest miteinander verbunden sind. Dahingegen sind in der zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements die erste Rotorwelle und die erste Antriebswelle der ersten Eingangsgetriebestufe unabhängig voneinander frei drehbar. Analog gilt bei dieser Variante der Antriebseinheit und/oder des Kraftfahrzeugs, dass mittels des zweiten Schaltelements in dessen erster Schaltstellung die zweite Rotorwelle und die zweite Antriebswelle der zweiten Eingangsgetriebestufe drehfest miteinander verbunden sind. Dahingegen sind in der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements die zweite Rotorwelle und die zweite Antriebswelle der zweiten Eingangsgetriebestufe unabhängig voneinander frei drehbar. Bei der zweiten Variante der Antriebseinheit ist insbesondere vorgesehen, dass - entlang eines Momentpfads bei Drehmomentübertragung zwischen Rotorwelle und Radnabe und/oder räumlich - die jeweilige Antriebsmaschine zwischen der zugehörigen Eingangsgetriebestufe und dem Zentraldifferenzial angeordnet ist. Hierdurch ist die Getriebeeinheit und infolgedessen die Antriebseinheit in vorteilhafter Weise besonders kompakt. Zudem können beim Auslegen/Konzeptionieren der Antriebseinheit die Eingangsgetriebestufen leichter an Vorgaben (Packaging etc.) angepasst werden als die Antriebsmaschinen; so kann bei vorgegebener Randbedingung eines zu übersetzenden Maximaldrehmoments beispielsweise unter Ausnutzung von mehr Axialbauraum ein geringerer Radialbauraum von den Eingangsgetriebestufen eingenommen werden.
• Einer möglichen Weiterbildung der Getriebeeinheit zufolge sind die Eingangsgetriebestufen und die Schaltelemente derart angeordnet, dass in der ersten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements das entsprechend zugehörige der Abtriebselemente und die zugehörige der Abtriebswellen direkt drehfest miteinander verbunden sind. Dahingegen sind in der zweiten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements das entsprechend zugehörige der Abtriebselemente und der Differenzialkäfig direkt drehfest miteinander verbunden. Gemäß dieser Weiterbildung gilt des Weiteren, dass durch die erste Abtriebswelle die erste Hauptabtriebswelle der Getriebeeinheit und durch die zweite Abtriebswelle die zweite Hauptabtriebswelle der Getriebeeinheit gebildet ist. Das bedeutet, in diesem Fall sind die Abtriebswellen des Zentraldifferenzials dazu eingerichtet, mit jeweils einer Radnabe der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden zu werden.
• In einer alternativen möglichen Getriebeeinheit der Antriebseinheit sind die Eingangsgetriebestufen und die Schaltelemente derart angeordnet, dass in der ersten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements die entsprechend zugehörige der Hauptantriebswellen der Getriebeeinheit und die zugehörige der Abtriebswellen direkt drehfest miteinander verbunden sind. In der zweiten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements hingegen sind die entsprechend zugehörige der Hauptantriebswellen und der Differenzialkäfig direkt drehfest miteinander verbunden. Weiter gilt gemäß dieser alternativen Weiterbildung, dass die erste Hauptabtriebswelle durch das erste Abtriebselement und die zweite Hauptabtriebswelle durch das zweite Abtriebselement gebildet ist. Das bedeutet, in diesem Fall sind die Abtriebselemente der Eingangsgetriebestufen dazu eingerichtet, mitjeweils einer Radnabe der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden zu werden.
• Aufgrund dieser Ausgestaltung der Getriebeeinheit ergibt sich ein Verfahren zum Betreiben der Getriebeeinheit bzw. der Antriebseinheit, das zumindest vier Betriebsmodi aufweist. Soll die Antriebseinheit geschleppt oder gezogen werden, beispielsweise mittels eines Primärachsantriebs (zum Beispiel einer weiteren Antriebseinheit) des Kraftfahrzeugs oder mittels eines als Zugfahrzeug für das Kraftfahrzeug fungierenden, weiteren Kraftfahrzeugs, wird die Antriebseinheit, die mit der Getriebeeinheit ausgerüstet ist, in einem ersten Betriebsmodus betrieben, der auch als Leerlauf oder Schleppbetriebsmodus bezeichnet werden kann. Im Leerlauf bzw. im ersten Betriebsmodus sind beide Schaltelemente in die jeweilige Neutralstellung verstellt - der Differenzialkäfig, die Abtriebselemente und die Abtriebswellen sind relativ zueinander frei dreh- bzw. rotierbar. Sofern die Antriebseinheit gemäß der oben beschriebenen ersten Variante ausgeführt ist, werden im Schleppbetriebsmodus die Eingangsgetriebestufen nicht durch das Schleppen der Antriebseinheit bzw. des Kraftfahrzeugs angetrieben, wodurch in vorteilhafter Weise besonders geringe Schleppverluste auftreten.
• Kommt es zu einer hohen Fahrleistungsanforderung, beispielsweise für starkes Beschleunigen etc. und/oder wird die Funktion Torque Vectoring erfordert, wobei an der ersten Hauptabtriebswelle ein erstes Drehmoment und an der zweiten Hauptabtriebswelle ein von dem ersten Drehmoment unterschiedliches, zweites Drehmoment benötigt wird (etwa für hohe Querdynamik) wird die Getriebeeinheit in einem weiteren, beispielsweise zweiten Betriebsmodus, nämlich in einem Zweimaschinenbetriebsmodus, betrieben. Hier sind die Schaltelemente jeweils in die erste Schaltstellung verstellt. Mittels der Getriebeschalteinrichtung sind dann das jeweilige Abtriebselement und die entsprechend zugehörige Abtriebswelle drehfest miteinander gekoppelt, während der Differenzialkäfig und die Abtriebswellen voneinander entkoppelt, das heißt relativ zueinander frei drehbar, sind. Bei der ersten Variante der Antriebseinheit sind das jeweilige Abtriebselement und die entsprechend zugehörige Abtriebswelle direkt drehfest miteinander gekoppelt, wohingegen bei der zweiten Variante der Antriebseinheit das jeweilige Abtriebselement und die entsprechend zugehörige Abtriebswelle indirekt drehfest bzw. zur Drehmomentübertragung miteinander gekoppelt sind. Die beiden Antriebsmaschinen wirken dann bei der Antriebseinheit bzw. bei dem mit der Antriebseinheit ausgerüsteten Kraftfahrzeug radindividuell auf ein jeweils entsprechend zugeordnetes der Räder des Kraftfahrzeugs bzw. der Antriebseinheit. Dabei ist ein Drehmoment-/Drehzahlausgleich zwischen einem kurveninneren und einem kurvenäußeren Rad ermöglicht, indem die erste Antriebsmaschine und die zweite Antriebsmaschine individuell gesteuert werden.
• Wird vergleichsweise wenig Antriebsleistung gefordert, liegt also eine vergleichsweise geringe Fahrleistungsanforderung vor (etwa bei wenig Beschleunigungsbedarf im Stadtverkehr etc.), wird die Antriebseinheit bzw. die Getriebeeinheit in einem weiteren, beispielsweise dritten Betriebsmodus, nämlich in einem ersten Einmaschinenbetrieb, betrieben. Das erste Schaltelement ist im dritten Betriebsmodus in die Neutralstellung verstellt, während das zweite Schaltelement in die erste Schaltstellung verstellt ist. So ist die zweite Rotorwelle der zweiten Antriebsmaschine sowohl vom Differenzialkäfig als auch von der zweiten Abtriebswelle abgekoppelt, wohingegen die erste Rotorwelle der in diesem Betriebsmodus als Solo-Antriebsmaschine fungierenden ersten Antriebsmaschine mit dem Differenzialkäfig drehfest gekoppelt ist.
• Ferner kann die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit bei einer solchen geringen Fahrleistungsanforderung in einem weiteren, beispielsweise vierten Betriebsmodus, nämlich in einem zweiten Einmaschinenbetriebsmodus, betrieben werden. Das erste Schaltelement ist im vierten Betriebsmodus in die Neutralstellung verstellt, während das zweite Schaltelement in die erste Schaltstellung verstellt ist. So ist die erste Rotorwelle der ersten Antriebsmaschine sowohl vom Differenzialkäfig als auch von der ersten Abtriebswelle abgekoppelt, wohingegen die zweite Rotorwelle der in diesem Betriebsmodus als Solo-Antriebsmaschine fungierenden, zweiten Antriebsmaschine mit dem Differenzialkäfig drehfest gekoppelt ist.
• Im dritten Betriebsmodus bzw. im vierten Betriebsmodus kann die zweite Antriebsmaschine bzw. die erste Antriebsmaschine der Antriebseinheit in einen allsträngigen Kurzschluss geschaltet werden, um von den Kraftfahrzeugrädern entkoppelte drehbare Getriebekomponenten der Getriebeeinheit festzusetzen.
• Im jeweiligen Einmaschinenbetriebsmodus, also im dritten bzw. vierten Betriebsmodus, wird die als die Solo-Antriebsmaschine fungierende der Antriebsmaschinen effizienter betrieben als im Zweimaschinenbetriebsmodus bei gleicher Fahrleistungsanforderung. Bei der die Getriebeeinheit aufweisenden Antriebseinheit bzw. bei dem mit der Antriebseinheit ausgerüsteten Kraftfahrzeug ist in den Einmaschinenbetriebsmodi ein Drehmoment- bzw. Drehzahlausgleich zwischen einem kurveninneren und einem kurvenäußeren Rad mittels des Zentraldifferenzials gewährleistet. Es ist im jeweiligen Einmaschinenbetriebsmodus eine Kraftübertragung mittels der aktiv betriebenen Solo-Antriebsmaschine auf beide Räder möglich. Dies führt zu einer Lastanhebung im Schwachlastbetrieb und somit zu einer deutlichen Verschiebung des Betriebspunkts der Solo-Antriebsmaschine hin zu einem besseren Wirkungsgrad im Vergleich zu einem Zweimaschinenbetrieb mit gleicher Lastanforderung. Es wird eine signifikante Reduzierung eines Energiebedarfs zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Kraftfahrzeugs (insbesondere im WLTP-Zyklus oder Konstantfahrt) erreicht.
• Gemäß einer möglichen Weiterbildung der Getriebeeinheit ist die jeweilige Eingangsgetriebestufe als eine jeweilige Planetengetriebestufe ausgebildet. Dabei ist durch einen ersten Planetenradträger der ersten Planetengetriebestufe bzw. der ersten Eingangsgetriebestufe das erste Abtriebselement gebildet, wohingegen durch einen zweiten Planetenradträger der zweiten Planetengetriebestufe bzw. der zweiten Eingangsgetriebestufe das zweite Abtriebselement gebildet ist. Ein erstes Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe, das heißt der ersten Eingangsgetriebestufe, und die erste Antriebswelle sind drehfest miteinander verbunden, wobei ein zweites Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe, das heißt der zweiten Eingangsgetriebestufe, und die zweite Antriebswelle drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Sonnenräder der Planetengetriebestufen, der Differenzialkäfig und die beispielsweise als jeweilige Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswellen koaxial zueinander angeordnet, insbesondere entlang einer gemeinsamen Getriebehauptachse der Getriebeeinheit. Dabei ist das Zentraldifferenzial zwischen den beiden Eingangsgetriebestufen bzw. Planetengetriebestufen angeordnet, wodurch sich entlang der Getriebehauptachse eine besonders kompakte Bauform der Getriebeeinheit ergibt. Generell gilt für die Getriebeeinheit, dass die jeweilige Eingangsgetriebestufe ein- oder mehrstufig ausgebildet sein kann. Dementsprechend kann die jeweilige Planetengetriebestufe ein- oder mehrstufig ausgeführt sein. Zudem sind andere/weitere Getriebeformen als jeweilige Eingangsgetriebestufe denkbar, beispielsweise ein Kegelraddifferenzial etc.
• In einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Getriebeschalteinrichtung der Getriebeeinheit ein drittes Schaltelement auf, das zwischen einer Neutral- bzw. Losstellung, in der ein Drehen des Differenzialkäfigs relativ zu einem Getriebegehäuse der Getriebeeinheit freigegeben ist, und einer Parksperrstellung, in der der Differenzialkäfig und das Getriebegehäuse drehfest miteinander verbunden sind, verstellbar ist. Dementsprechend weist das Verfahren zum Betreiben der Getriebeeinheit bzw. der Antriebseinheit einen weiteren, beispielsweise fünften Betriebsmodus auf, der als Parksperrbetriebsmodus bezeichnet werden kann. Ist das dritte Schaltelement in die Parkstellung verstellt, sind die beiden anderen Schaltelemente zum Beispiel in ihre jeweilige Neutralstellung verstellt. Im Parksperrbetriebsmodus ist ein Drehen des Differenzialkäfigs in Bezug zu dem Getriebegehäuse gesperrt, was zur Folge hat, dass die Abtriebswellen, die mit auf dem Boden stehenden Rädern des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden sind, sich nicht relativ zueinander drehen können. Auf diese Weise ist mittels der Getriebeeinheit ein besonders einfacher Parksperrbetrieb ermöglicht. Für einen besonders zuverlässigen bzw. sicheren Parksperrbetriebsmodus ist es in Weiterbildung der Getriebeeinheit möglich, als Zentraldifferenzial ein sperrbares Differenzial einzusetzen, und dieses im Parksperrbetriebsmodus zu sperren, wodurch die Abtriebswellen drehfest miteinander gekoppelt sind.
• Einer weiteren möglichen Ausführungsform der Getriebeeinheit zufolge, weist die Getriebeschalteinrichtung ein Verstellelement auf. Mittels dieses Verstellelements sind die Schaltelemente der Getriebeschalteinrichtung derart kinematisch gekoppelt, dass die Getriebeeinheit mittels der Getriebeschalteinrichtung, insbesondere mittels des Verstellelements, selektiv in folgende Getriebeschaltzustände schaltbar ist, nämlich in
• - einen ersten Getriebeschaltzustand, in welchem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sowie - sofern vorhanden - das dritte Schaltelement in deren Neutralstellung angeordnet sind,
• - einen zweiten Getriebeschaltzustand, in welchem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement jeweils in die erste Schaltstellung verstellt sind,
• - einen dritten Getriebeschaltzustand, in welchem das erste Schaltelement in die erste Schaltstellung verstellt ist, wohingegen das zweite Schaltelement in die Neutralstellung verstellt ist,
• - einen vierten Getriebeschaltzustand, in welchem das erste Schaltelement in die Neutralstellung verstellt ist, wohingegen das zweite Schaltelement in die erste Schaltstellung verstellt ist.
• Generell gilt für die Getriebeeinheit, dass im Betrieb der Getriebeeinheit bzw. der Antriebseinheit die Getriebeschalteinrichtung dazu eingesetzt wird, die möglichen Betriebsmodi zu aktiveren und zu deaktivieren bzw. die Getriebeeinheit zwischen den möglichen Betriebsmodi umzuschalten. Insbesondere wird die Getriebeeinheit in den ersten Betriebsmodus geschaltet, indem die Getriebeschalteinrichtung den ersten Getriebeschaltzustand auslöst bzw. herstellt. Die Getriebeeinheit wird in den zweiten Betriebsmodus geschaltet, indem die Getriebeschalteinrichtung den zweiten Getriebeschaltzustand herstellt oder auslöst. Ferner wird die Getriebeeinheit in den dritten Betriebsmodus geschaltet, indem die Getriebeschalteinrichtung den dritten Getriebeschaltzustand herstellt bzw. auslöst. In analoger Weise wird die Getriebeeinheit in den vierten Betriebsmodus geschaltet, indem die Getriebeschalteinrichtung den vierten Getriebeschaltzustand herstellt bzw. auslöst.
• Lediglich beispielhaft sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement mittels des Verstellelements der Getriebeschalteinrichtung derart kinematisch miteinander gekoppelt, dass - ausgehend vom ersten Getriebeschaltzustand - mittels eines ersten Verstellschritts der Getriebeschalteinrichtung, insbesondere dessen Schaltaktoreinheit, die Getriebeeinheit in den zweiten Getriebeschaltzustand verstellt wird, wobei das erste Schaltelement aus dessen Neutralstellung in dessen erste Schaltstellung verstellt wird, und unter einem Verstellen des ersten Schaltelements in dessen erste Schaltstellung das zweite Schaltelement in dessen erste Schaltstellung verstellt wird bzw. umgekehrt; der zweite Getriebeschaltzustand ist erreicht. Mittels eines zweiten Verstellschritts der Getriebeschalteinrichtung bzw. der Schaltaktoreinheit wird die Getriebeeinheit dann aus dem zweiten Getriebeschaltzustand in den dritten Getriebeschaltzustand geschaltet, wobei das erste Schaltelement in die erste Schaltstellung geschaltet oder in dieser gehalten wird, wobei unter dem Verstellen/Halten des ersten Schaltelements in dessen erster Schaltstellung das zweite Schaltelement in dessen Neutralstellung geschaltet wird bzw. umgekehrt; der dritte Getriebeschaltzustand ist erreicht. Mittels des dritten Verstellschritts der Getriebeschalteinrichtung bzw. der Schaltaktoreinheit wird die Getriebeeinheit dann aus dem dritten Getriebeschaltzustand in den vierten Getriebeschaltzustand geschaltet, wobei das erste Schaltelement aus dessen erster Schaltstellung in dessen Neutralstellung verstellt wird, wobei unter dem Verstellen des ersten Schaltelements in dessen Neutralstellung das zweite Schaltelement aus dessen Neutralstellung in dessen erste Schaltstellung geschaltet wird bzw. umgekehrt; der vierte Getriebeschaltzustand ist erreicht. Es kann ein vierter Verstellschritt der Getriebeschalteinrichtung vorgesehen sein, mittels dessen die Getriebeeinheit aus dem vierten Getriebeschaltzustand direkt in den ersten Getriebeschaltzustand schaltbar ist. Hierzu wird das erste Schaltelement in dessen Neutralstellung verstellt oder in dieser gehalten, und unter dem Verstellen/Halten des ersten Schaltelements in dessen Neutralstellung wird das zweite Schaltelement aus dessen erster Schaltstellung in dessen Neutralstellung verstellt bzw. umgekehrt; der erste Getriebeschaltzustand ist erreicht.
• Die hierin beschriebene Schaltreihenfolge, gemäß welcher die Getriebeeinheit in die Getriebeschaltzustände geschaltet werden kann, ist nur eine von vielen denkbaren Schaltreihenfolgen; die beschriebenen Getriebeschaltzustände können in anderer Schaltreihenfolge geschaltet werden. Aus den Zahlwörtern, mit denen die Getriebeschaltzustände sowie die Betriebsmodi beschrieben sind, lässt sich weder eine Hierarchie der Getriebeschaltzustände bzw. der Betriebsmodi noch eine zwingende Schaltreihenfolge ableiten.
• Aufgrund des Verstellelements der Getriebeschalteinrichtung, von welchem bei der Getriebeeinheit insbesondere genau ein einziges vorgesehen ist, ist die Getriebeeinheit besonders einfach und/oder aufwandsarm in den jeweiligen gewünschten Getriebeschaltzustand, das heißt in den jeweiligen gewünschten Betriebsmodus schaltbar.
• Sofern die Getriebeeinheit das dritte Schaltelement aufweist, sieht eine mögliche Weiterbildung der Getriebeeinheit vor, dass die Schaltelemente mittels des Verstellelements derart kinematisch gekoppelt sind, dass das dritte Schaltelement aufgrund eines Schaltens der Getriebeeinheit aus einem der vier zuvor beschriebenen Getriebeschaltzustände in einen anderen der vier Getriebeschaltzustände in die Losstellung geschaltet oder in dieser gehalten wird. Des Weiteren ist die Getriebeeinheit in diesem Fall in einen fünften Getriebeschaltzustand schaltbar, in welchem das dritte Schaltelement in die Parksperrstellung verstellt ist, während die beiden anderen Schaltelemente in die jeweilige Neutralstellung verstellt sind. Folglich ist der fünfte Betriebsmodus, das heißt der Parksperrbetriebsmodus, der Getriebeeinheit aktivierbar, indem mittels der Getriebeschalteinrichtung der fünfte Getriebeschaltzustand hergestellt bzw. ausgelöst wird. Es kann somit auf ein separates Verstellelement zum Verstellen des dritten Schaltelements verzichtet werden, wobei das Verstellelement der Getriebeschalteinrichtung in vorteilhafter Weise eine Multifunktionalität aufweist, nämlich zum einen zum Verstellen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements eingesetzt wird, und zum anderen zum Verstellen des dritten Schaltelements eingesetzt wird. Hierdurch stellt sich eine Struktur der Getriebeeinheit besonders einfach dar, da diese besonders teilearm ausgebildet ist.
• Eine weitere mögliche Ausführungsform der Getriebeeinheit sieht vor, dass die Schaltelemente der Getriebeschalteinrichtung räumlich zwischen den Eingangsgetriebestufen angeordnet sind. Hierdurch ist einem Gedanken an eine besonders kompakt ausgebildete Getriebeeinheit in besonderem Maße Rechnung getragen. Des Weiteren ist es besonders einfach bzw. aufwandsarm, das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und gegebenenfalls das dritte Schaltelement mittels der Schaltaktoreinheit zu steuern bzw. zu verstellen. Denn aufgrund der räumlichen Nähe der Schaltelemente zueinander kann auf ein aufwendiges Hebelwerk, ein Schaltgestänge, ein Schaltseilzug etc. - und insbesondere auf zwei oder mehr Schaltaktoren - verzichtet werden. Insbesondere können die Schaltelemente der Getriebeschalteinrichtung räumlich direkt zwischen den Eingangsgetriebestufen angeordnet sein. Für die Antriebseinheit gilt in diesem Zusammenhang, dass die Schaltelemente räumlich direkt zwischen den Antriebsmaschinen angeordnet sein können, sodass zwischen der jeweiligen Eingangsgetriebestufe und dem Zentraldifferenzial jeweils eine der Antriebsmaschinen angeordnet sein kann.
• Die Schaltaktoreinheit weist - in weiterer möglicher Ausführungsform der Getriebeeinheit - einen Schaltaktor und eine mit dem Schaltaktor drehfest gekoppelte oder koppelbare Schaltwalze auf, wobei das jeweilige Schaltelement eine entsprechend zugehörige Schaltgabel aufweist, deren erstes Schaltgabelende in eine zugehörige Kulissengasse einer Schaltkulisse der Schaltwalze eingreift. Ein zweites Schaltgabelende derselben Schaltgabel ist mit einer Schaltschiebemuffe des zugehörigen Schaltelements starr verbunden. Durch die Schaltwalze ist insbesondere das Verstellelement der Getriebeschalteinheit gebildet. In Weiterbildung ist bei der Schaltaktoreinheit vorgesehen, dass diese genau einen Schaltaktor aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist bei der Schaltaktoreinheit vorgesehen, dass diese genau eine Schaltwalze aufweist. Die besonders bauraumeffiziente bzw. kompakte Bauweise der Getriebeeinheit ist hierdurch nochmals unterstützt. Die Schaltwalze kann zum Verstellen aller Schaltelemente eingerichtet sein. Alternativ hierzu kann die Schaltwalze zum Verstellen nur einiger oder nur eines der Schaltelemente eingerichtet sein.
• Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Getriebeeinheit weist die Schaltaktoreinheit einen Fluidmechanikaktor und ein zugehöriges Aktorsteuerventil auf. Für den Fall, dass nur einige bzw. nur eines der Schaltelemente mittels der oben beschriebenen Schaltwalze verstellbar sind, kann die Schaltaktoreinheit sowohl die Schaltwalze als auch einen Fluidmechanikaktor bzw. mehr Fluidmechanikaktoren aufweisen. Der jeweilige Fluidmechanikaktor umfasst ein Betätigungselement, das mit der Schaltschiebemuffe eines der Schaltelemente starr verbunden ist, sodass unter einem Bewegen des Betätigungselements die Schaltschiebemuffe entsprechend bewegt wird, was ein Verstellen des Schaltelements zur Folge hat. Dabei ist das Betätigungselement mit der Schaltschiebemuffe desjenigen der Schaltelemente verbunden, das dem Fluidmechanikaktor zum Verstellen zugeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Schaltaktoreinheit der Getriebeeinheit je Schaltelement einen jeweiligen Fluidmechanikaktor aufweist, sodass die Schaltelemente jeweils mittels eines eigens zugeordneten Fluidmechanikaktors zwischen den Schaltstellungen verstellt werden können. Der jeweilige Fluidmechanikaktor kann zum Beispiel als ein Hydraulik- oder Pneumatikaktor ausgeführt sein, wobei das Betätigungselement eine in einem Zylinder translatorisch verschiebbar gelagerte Kolbenstange ist. Dementsprechend handelt es sich bei dem jeweiligen Aktorsteuerventil um ein Hydraulik- bzw. Pneumatikventil, das zum Steuern des Hydraulik- bzw. Pneumatikaktors ausgebildet ist. Der jeweilige Fluidmechanikaktor ist über sein zugehöriges Aktorsteuerventil (zum Beispiel ein 4/3-Wegeventil) mit einem Fluidkreislauf fluidisch verbunden oder verbindbar, wobei ein Arbeitsfluid (Gas oder Flüssigkeit) im Fluidkreislauf mittels einer Fluidpumpe umwälzbar ist. Je nach Ventilstellung wird das Betätigungselement ausgefahren, eingefahren oder in dessen aktueller Position blockiert. Dadurch wird das zugehörige Schaltelement mittels des Fluidmechanikaktors je nach Ventilstellung in Richtung erste Schaltstellung, in Richtung zweite Schaltstellung oder in Richtung Neutralstellung verstellt bzw. in der entsprechenden Stellung gehalten. Sofern die Getriebeeinheit zwei oder mehr Fluidmechanikaktoren bzw. zwei oder mehr Aktorsteuerventile aufweist, können die Fluidmechanikaktoren bzw. Aktorsteuerventile zu einer Fluidmechanikaktoreinheit bzw. einer Aktorsteuerventileinheit zusammengefasst sein. Durch den Einsatz des Fluidmechanikaktors bzw. der Fluidmechanikaktoren ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise der Getriebeeinheit. Zudem sind Schaltzeiten, die verstreichen, bis das entsprechende Schaltelement die Zielstellung erreicht hat, besonders gering, da das hydraulische bzw. pneumatische Verstellen besonders flink erfolgt.
• Die Schaltaktoreinheit der Getriebeeinheit weist in weiterer möglicher Ausführungsform eine Arretiereinrichtung auf, welcher eines der Schaltelemente zugeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Schaltaktoreinheit zwei oder mehr Arretiereinrichtung aufweist, insbesondere je Schaltelement eine Arretiereinrichtung. Die jeweilige Arretiereinrichtung ist dazu eingerichtet, das entsprechende Schaltelement reversibel zerstörungsfrei lösbar in der jeweiligen Schaltstellung zu arretieren, bis auf die entsprechende Schaltschiebemuffe eine vorgegebene Mindestverstellkraft wirkt. Die jeweilige Arretiereinrichtung umfasst zum Beispiel ein Rastkugelsystem mit einer Rastkugel und einer Rastkugelfeder sowie einer mit der Rastkugel korrespondierenden Rastkugelaufnahmeanordnung. Die Rastkugelaufnahmeanordnung weist eine der ersten Schaltstellung zugeordnete, erste Rastkugelaufnahme, eine der zweiten Schaltstellung zugeordnete, zweite Rastkugelaufnahme sowie eine der Neutralstellung zugeordnete, dritte Rastkugelaufnahme auf und ist zum Beispiel am Betätigungselement oder an der Schaltschiebemuffe fixiert. Rastkugel und Rastkugelfeder sind am Getriebegehäuse ortsfest fixiert. Eine umgekehrte Anordnung ist genauso gut denkbar. Jedenfalls sind die Rastkugelaufnahmeanordnung und die Rastkugel derart relativ zueinander angeordnet, dass unter einem relativen Bewegen der Rastkugelaufnahmeanordnung in Bezug zur Rastkugel diese aus einer der Rastkugelaufnahmen ausrückt und unter weiterem Bewegen in die nächste der Rastkugelaufnahmen einrückt. Unter dem Ausrücken aus der entsprechenden Rastkugelaufnahme wird die Rastkugelfeder gespannt, wobei die Rastkugelfeder unter einem Einrücken in die entsprechende Rastkugelaufnahme entspannt wird. Wirkt eine zu geringe Verstellkraft auf die Schaltschiebemuffe, verhindert die Arretiereinrichtung das Ausrücken des Schaltelements aus dessen aktueller Stellung. Zum einen wird so mittels der jeweiligen Arretiereinrichtung ein stabiler Zustand des jeweiligen Schaltelements in dessen Schaltstellungen bzw. in dessen Neutralstellung hergestellt. Zum anderen ist verhindert, dass die Schaltelemente in unbeabsichtigter Weise (etwa aufgrund von durch einen fahrbetrieb auftretenden Beschleunigungen) verstellt werden.
• In noch einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Getriebeeinheit weist die Schaltaktoreinheit eine Rückstellfedereinrichtung auf, der eines der Schaltelemente zugeordnet ist, wobei eine Rückstellfeder der Rückstellfedereinrichtung in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung gespannt ist, wohingegen es in der Neutralstellung entspannt ist. Insbesondere weist die Schaltaktoreinheit zumindest oder ausschließlich für das dritte Schaltelement eine solche Rückstellfedereinrichtung auf, dessen Rückstellfeder in der Parksperrstellung entspannt ist, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösen der Parksperrfunktion verhindert ist. Stattdessen ist es erforderlich, dass mittels des entsprechenden Fluidmechanikaktors das dritte Schaltelement unter einem Spannen der Rückstellfeder in dessen Neutral- bzw. Losstellung verstellt und gehalten wird, um ein Rotieren des Differenzialkäfigs freizugeben bzw. um den Parksperrbetriebsmodus aufzuheben. Kommt es im Fluidkreislauf zu einem Druckverlust, wird die Parksperre automatisch aktiv. Alternativ kann die Rückstellfeder in der Neutral- bzw. Losstellung entspannt sein, wobei unter einem Spannen der Rückstellfeder der Parksperrbetriebsmodus aktiviert wird. Kommt es im Fluidkreislauf zu einem Druckverlust, ist die die Getriebeeinheit aufweisende Antriebseinheit bzw. das die Antriebseinheit aufweisende Kraftfahrzeug noch rollfähig.
• Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
• Die Zeichnung zeigt in:
• 1 eine getriebetopologische Ansicht einer ersten Variante der Antriebseinheit, die eine erste Variante der Getriebeeinheit aufweist, wobei die Getriebeeinheit in einen ersten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 2 eine getriebetopologische Ansicht der ersten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen zweiten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 3 eine getriebetopologische Ansicht der ersten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen dritten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 4 eine getriebetopologische Ansicht der ersten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen vierten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 5 eine getriebetopologische Ansicht der ersten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen fünften Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 6 eine getriebetopologische Ansicht einer anderen, zweiten Variante der Antriebseinheit, die eine andere, zweite Variante der Getriebeeinheit aufweist, wobei die Getriebeeinheit in den ersten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 7 eine getriebetopologische Ansicht der zweiten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen zweiten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 8 eine getriebetopologische Ansicht der zweiten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen dritten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 9 eine getriebetopologische Ansicht der zweiten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen vierten Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 10 eine getriebetopologische Ansicht der zweiten Variante der Antriebseinheit, wobei die Getriebeeinheit in einen fünften Getriebeschaltzustand geschaltet ist,
• 11 eine getriebetopologische Ansicht eines Teils der Antriebseinheit, wobei eine Schaltaktoreinheit der Getriebeeinheit einen Fluidmechanikaktor aufweist,
• 12 eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit, wobei Eingangsgetriebestufen der Getriebeeinheit als mehrstufige Planetengetriebestufen ausgebildet sind, und
• 13 eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit, dessen Zentraldifferenzial als ein Stirnraddifferenzial ausgebildet ist.
• Eine Getriebeeinheit 1, eine die Getriebeeinheit 1 aufweisende Antriebseinheit 2 sowie ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt), das die Antriebseinheit 2 aufweist, werden im Folgenden in gemeinsamer Beschreibung erläutert. Dabei sind in den Figuren gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt eine getriebetopologische Ansicht einer ersten Variante der Antriebseinheit 2 mit einer ersten Variante der Getriebeeinheit 1, die eine erste elektrische Antriebsmaschine 3 sowie eine zweite elektrische Antriebsmaschine 4 aufweist. Die Antriebseinheit 2 ist für das Kraftfahrzeug vorgesehen, bei dem es sich um ein teil- oder reinelektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug, also um ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder um ein Elektrokraftfahrzeug, handelt. Die beiden Antriebsmaschinen 3, 4 sind vorliegend gleich ausgebildet und separat voneinander hergestellt. Die Getriebeeinheit 1 weist eine erste Abtriebswelle 5 und eine zweite Abtriebswelle 6 auf. Des Weiteren weist die Getriebeeinheit 1 ein Zentraldifferenzial 7 auf, dessen erstes Differenzialabtriebsrad 8 drehfest mit der ersten Abtriebswelle 5 verbunden ist. Ein zweites Differenzialabtriebsrad 9 des Zentraldifferenzials 7 und die zweite Abtriebswelle 6 sind drehfest miteinander verbunden. Bei dem Zentraldifferenzial 7 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um ein Kegelraddifferenzial. Ein ein- oder mehrstufiger Planetenradsatz, eine Planetenradsatzkaskade, ein Ravigneaux-Getriebe etc. sind genauso gut denkbar.
• Die Getriebeeinheit 1 weist weiter eine erste Eingangsgetriebestufe 10 und eine zweite Eingangsgetriebestufe 11 auf, die hier im Beispiel als eine jeweilige Planetengetriebestufe 12, 13 ausgeführt sind. Durch einen ersten Planetenradträger 14 der ersten Planetengetriebestufe 12 ist ein erstes Abtriebselement 15 der ersten Eingangsgetriebestufe 10 gebildet. Durch einen zweiten Planetenradträger 16 der zweiten Planetengetriebestufe 13 ist ein zweites Abtriebselement 17 der zweiten Eingangsgetriebestufe 11 gebildet. Ein erstes Sonnenrad 18 der ersten Planetengetriebestufe 12 und eine erste Antriebswelle 19 der ersten Eingangsgetriebestufe 10 sind drehfest miteinander verbunden. Ein zweites Sonnenrad 20 der zweiten Planetengetriebestufe 13 und eine zweite Antriebswelle 21 sind drehfest miteinander verbunden. Die erste Antriebswelle 19 und eine erste Rotorwelle 22 der ersten Antriebsmaschine 3 sind drehfest miteinander verbunden, wohingegen die zweite Antriebswelle 21 und eine zweite Rotorwelle 23 der zweiten Antriebsmaschine 4 drehfest miteinander verbunden sind. Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Rotorwelle 22, 23 und die jeweilige Antriebswelle 19, 21 einstückig miteinander ausgebildet sind. Dementsprechend ist eine erste Hauptantriebswelle 52 der Getriebeeinheit 1 durch die erste Antriebswelle 19 gebildet, wobei eine zweite Hauptantriebswelle 53 der Getriebeeinheit 1 durch die zweite Antriebswelle 21 gebildet ist.
• Die Getriebeeinheit 1 weist weiter eine Getriebeschalteinrichtung 24 auf, die ein erstes Schaltelement 25, ein zweites Schaltelement 26 und - im vorliegenden Beispiel - ein drittes Schaltelement 27 sowie eine Schaltaktoreinheit 28 aufweist. Mittels des ersten Schaltelements 25 sind die erste Abtriebswelle 5 und das erste Abtriebselement 15 wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt, und mittels des zweiten Schaltelements 26 sind die zweite Abtriebswelle 6 und das zweite Abtriebselement 17 wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt. 1 zeigt die Schaltelemente 25, 26, 27 in einer jeweiligen Neutralstellung. Die Schaltelemente 25, 26, 27 sind im vorliegenden Beispiel räumlich zwischen den Eingangsgetriebestufen 10, 11 bzw. zwischen den Planetengetriebestufen 12, 13 angeordnet. Zudem ist ein Verstellelement 29 der Getriebeschalteinrichtung 24, das im vorliegenden Beispiel durch eine Schaltwalze 30 der Schaltaktoreinheit 28 gebildet ist, zwischen den Eingangsgetriebestufen 10, 11 angeordnet. Die Schaltaktoreinheit 28 weist hier im Beispiel einen Schaltaktor 31 auf, der zum Verstellen des Verstellelements 29, vorliegend zum Drehen der Schaltwalze 30, mit dem Verstellelement 29 bzw. mit der Schaltwalze 30 drehfest gekoppelt ist, vorliegend über eine Stirnradstufe 32.
• Das erste Schaltelement 25 ist aus der Neutralstellung wahlweise in eine erste Schaltstellung (siehe 2) oder in eine zweite Schaltstellung (siehe 3) verstellbar. In der jeweiligen Neutralstellung ist das jeweilige Schaltelement 25, 26 weder mit der entsprechend zugehörigen Abtriebswelle 5, 6 noch mit einem Differenzialkäfig 33 des Zentraldifferenzials 7 drehfest gekoppelt. In der ersten Schaltstellung des ersten Schaltelements 25 sind der erste Planetenradträger 14, das heißt das erste Abtriebselement 15, und die erste Abtriebswelle 5 direkt, also nur mittels des ersten Schaltelements 25, drehfest miteinander gekoppelt, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements 25 der erste Planetenradträger 14 bzw. das erste Abtriebselement 15 und der Differenzialkäfig 33 direkt, also nur mittels des ersten Schaltelements 25, drehfest miteinander gekoppelt sind. In der ersten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 26 (siehe 2) sind das zweite Abtriebselement 17, das heißt vorliegend der zweite Planetenradträger 16, und die zweite Abtriebswelle 6 direkt, also nur mittels des zweiten Schaltelements 26, drehfest miteinander gekoppelt, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements 26 (siehe 4) das zweite Abtriebselement 17 bzw. der zweite Planetenradträger 16 und der Differenzialkäfig 33 direkt, also nur mittels des zweiten Schaltelements 26, drehfest miteinander gekoppelt sind. Dabei ist eine erste Hauptabtriebswelle 50 der Getriebeeinheit 1 durch die erste Abtriebswelle 19 gebildet, wobei eine zweite Hauptabtriebswelle 51 der Getriebeeinheit 1 durch die zweite Abtriebswelle 21 gebildet ist.
• Das dritte Schaltelement 27, bei welchem es sich im vorliegenden Beispiel um ein Parksperrschaltelement handelt, ist zwischen der Neutralstellung, die für das dritte Schaltelement 27 auch als Losstellung bezeichnet werden kann, (siehe 1 bis 4) und einer Parksperrstellung (siehe 5) verstellbar. In der Los- bzw. Neutralstellung des dritten Schaltelements 27 ermöglicht das dritte Schaltelement 27 ein Drehen des Differenzialkäfigs 33 relativ zu einem Getriebegehäuse 34 der Getriebeeinheit 1. Dahingegen ist mittels des dritten Schaltelements 27 in dessen Parksperrstellung das Drehen des Differenzialkäfigs 33 relativ zu dem Getriebegehäuse 34 gesperrt, indem in der Parkstellung des dritten Schaltelements 27 der Differenzialkäfig 33 und das Getriebegehäuse 34 drehfest miteinander verbunden sind.
• Die Schaltaktoreinheit 28 ist dazu eingerichtet, das erste Schaltelement 26 und das zweite Schaltelement 27 aus der entsprechenden Neutralstellung in die jeweilige erste Schaltstellung oder in die jeweilige zweite Schaltstellung zu verstellen. Vorliegend ist die Schaltaktoreinheit 28 weiter dazu ausgebildet, das dritte Schaltelement zwischen der Losstellung und der Parksperrstellung zu verstellen. Des Weiteren ist die Schaltaktoreinheit 28 dazu eingerichtet, das jeweilige Schaltelement 25, 26, 27 (wieder) in die entsprechende Neutralstellung zu verstellen.
• Es geht aus 1 bis 5 zudem hervor, dass die Getriebeeinheit 1 im vorliegenden Beispiel genau eine Schaltaktoreinheit 28 sowie genau ein Verstellelement 29 bzw. genau eine Schaltwalze 30 aufweist. Ein grundlegender Gedanke der Erfindung ist es, die Schaltelemente 25, 26, 27 mittels genau einer Schaltaktoreinheit 28 bzw. genau mittels eines einzigen Verstellelements 29, insbesondere mittels genau einer einzigen Schaltwalze 30, zu steuern.
• Die Schaltelemente 25, 26, 27 sind im vorliegenden Beispiel mittels des Verstellelements 29, das heißt mittels der Schaltwalze 30, derart kinematisch gekoppelt, dass die Getriebeeinheit 1 mittels der Getriebeschalteinrichtung 24 selektiv in einen ersten, in einen zweiten, in einen dritten, in einen vierten und in einen fünften Getriebeschaltzustand schaltbar ist. Jedem einzelnen der Getriebeschaltzustände ist ein Betriebsmodus der Getriebeeinheit 1 bzw. der mit der Getriebeeinheit 1 ausgerüsteten Antriebseinheit 2 zugeordnet, wobei die Betriebsmodi bereits weiter oben beschrieben sind. Ist die Getriebeeinheit 1 in den ersten Getriebeschaltzustand geschaltet, wird die Getriebeeinheit 1 im ersten Betriebsmodus, das heißt im Leerlauf bzw. Schleppbetrieb betrieben. Dabei sind die Schaltelemente 25, 26, 27 in der jeweiligen Neutralstellung angeordnet. Wenn die Getriebeeinheit 1 im zweiten Getriebeschaltzustand betrieben wird, ist der zweite Betriebsmodus der Getriebeeinheit 1 bzw. Antriebseinheit 2 aktiv, bei welchem es sich um den Zweimaschinenbetrieb handelt. Hierbei sind das erste Schaltelement 25 und das zweite Schaltelement 26 in die jeweilige erste Schaltstellung verstellt, wohingegen das dritte Schaltelement 27 in dessen Losstellung verstellt ist. Sofern die Getriebeeinheit 1 in einem dritten Getriebeschaltzustand geschaltet ist, wird die Getriebeeinheit 1 bzw. die Antriebseinheit 2 im dritten Betriebsmodus, das heißt im ersten Einmaschinenbetriebsmodus, betrieben, wobei das erste Schaltelement 25 in die erste Schaltstellung verstellt ist, wohingegen das zweite Schaltelement 26 in die Neutralstellung verstellt ist. Dabei ist das dritte Schaltelement 27 in die Losstellung verstellt. Ein vierter Betriebsmodus, das heißt der zweite Einmaschinenbetriebsmodus der Getriebeeinheit 1 bzw. der Antriebseinheit 2 ist aktiv, wenn die Getriebeeinheit 1 in einen vierten Getriebeschaltzustand verstellt ist, in welchem das erste Schaltelement 25 in die Neutralstellung verstellt ist, während das zweite Schaltelement 26 in die erste Schaltstellung verstellt ist. Dabei ist das dritte Schaltelement 27 in dessen Losstellung angeordnet. Wird die Getriebeeinheit 1 in den fünften Getriebeschaltzustand geschaltet, wird die Getriebeeinheit 1 im fünften Betriebsmodus, das heißt im Parksperrbetriebsmodus betrieben, in welchem das dritte Schaltelement 27 in die Parksperrstellung verstellt ist, wohingegen die beiden anderen Schaltelemente 25, 26 beispielsweise in die jeweilige Neutralstellung verstellt sind. Im Parksperrbetriebsmodus, das heißt im fünften Getriebeschaltzustand der Getriebeeinheit 1, ist es genauso gut denkbar, dass das erste Schaltelement 25 und/oder das zweite Schaltelement 26 in eine andere der möglichen Schaltstellungen verstellt sind/ist.
• Die Schaltelemente 25, 26, 27 weisen vorliegend eine jeweilige Schaltgabel 35, 36, 37 auf, die einerseits in eine entsprechend zugeordnete Kulissengasse 38, 39, 40 einer Schaltkulisse 41 der Schaltwalze 30 eingreifen. Andererseits ist die jeweilige Schaltgabel 35, 36, 37 mit einer zugehörigen Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 des entsprechenden Schaltelements 25, 26, 27 starr verbunden.
• In 1 bis 5 ist des Weiteren abgebildet, dass mittels des jeweiligen Planetenradträgers 14, 16 ein jeweiliger Planetenradsatz gelagert ist, wobei der jeweilige Planetenradsatz ein Planetenrad 45 oder mehr Planetenräder 45 aufweist. Dabei kämmt das jeweilige Planetenrad 45 mit dem entsprechenden der Sonnenräder 18, 20 und mit einem entsprechend zugehörigen Hohlrad 46 der entsprechenden Planetengetriebestufe 12, 13. Das jeweilige Hohlrad 46 ist drehfest am Getriebegehäuse 34 gelagert. Es geht des Weiteren aus 1 bis 5 hervor, dass das erste Schaltelement 25 und/oder das zweite Schaltelement 26 einen jeweiligen Synchronring 47 aufweisen/aufweist. Eine jeweilige drehfeste Kopplung zwischen dem entsprechenden Abtriebselement 15, 17 und der entsprechenden Abtriebswelle 5, 6 bzw. zwischen dem entsprechenden Abtriebselement 15 17 und dem Differenzialkäfig 33 lässt sich besonders effizient herstellen, indem die entsprechende der Schaltschiebemuffen 42, 43 in Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Synchronring 47 mit einer drehfest mit der entsprechenden Abtriebswelle 5, 6 verbundenen Kupplungsverzahnung 48 bzw. mit einer drehfest mit dem Differenzialkäfig verbundenen Kupplungsverzahnung 49 gekoppelt wird, wobei die entsprechende Schaltschiebemuffe 42, 43 drehfest mit dem entsprechenden Abtriebselement 15, 17 verbunden ist. Gleichzeitig ist die entsprechende Schaltschiebemuffe 42, 43 translatorisch bewegbar mit dem entsprechenden Abtriebselement 15, 17 verbunden, sodass es ermöglicht ist, die Schaltschiebemuffe 42, 43 in Bezug zu dem entsprechenden Abtriebselement 15, 17 zu verschieben bzw. zu verstellen.
• 6 zeigt eine getriebetopologische Ansicht einer anderen, zweiten Variante der Antriebseinheit 2 mit einer zweiten Variante der Getriebeeinheit 1. Im Folgenden wird auf Merkmale eingegangen, aufgrund derer die zweite Variante der Getriebeeinheit 1 bzw. der Antriebseinheit 2 sich von der entsprechenden ersten Variante unterscheiden.
• Im Unterschied zur ersten Variante der Antriebseinheit 2 ist die erste Hauptantriebswelle 52 drehfest mit der ersten Rotorwelle 22 verbunden, wobei die zweite Hauptantriebswelle 53 drehfest mit der zweiten Rotorwelle 23 verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Rotorwelle 22, 23 und die jeweilige Hauptantriebswelle 52, 53 einstückig miteinander ausgebildet sind. Gemäß 6 sind die Eingangsgetriebestufen 10, 12 und die Schaltelemente 25, 26 im Unterschied zur ersten Variante derart angeordnet, dass die entsprechend zugehörige der Hauptantriebswellen 52, 53 der Getriebeeinheit 1 in der ersten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements 25, 26 direkt drehfest mit der zugehörigen der Abtriebswellen 5, 6 verbunden ist. In der zweiten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements 25, 26 ist die entsprechende Hauptantriebswelle 52, 53 direkt drehfest mit dem Differenzialkäfig 33 verbunden. Dabei ist durch das jeweilige Abtriebselement 15, 17 die jeweilige Hauptabtriebswelle 50, 51 der Getriebeeinheit 1 gebildet. Daher gilt für die zweite Variante der Antriebseinheit 2 im Unterschied zu deren erster Variante, dass mittels des ersten Schaltelements 25 die erste Antriebswelle 19 und die erste Rotorwelle 22 wahlweise (also je nach Schaltstellung) drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind, wohingegen mittels des zweiten Schaltelements 26 die zweite Antriebswelle 21 und die zweite Rotorwelle 23 wahlweise (also je nach Schaltstellung) drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind.
• Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Variante betrifft die Hauptabtriebswellen 50, 51, die bei der zweiten Variante durch das entsprechende Abtriebselement 15, 17 bzw. durch den entsprechenden Planetenradträger 14, 16 gebildet sind. Fener geht aus 6 hervor, dass bei der Antriebseinheit 2 die elektrischen Antriebsmaschinen 3, 4 räumlich zwischen der zugehörigen Eingangsgetriebestufe 10, 12 und dem Zentraldifferenzial 7 angeordnet sind.
• Im Gegensatz zu 1 bzw. 6, die die Getriebeeinheit 1 bzw. Antriebseinheit 2 im ersten Getriebeschaltzustand darstellen, ist in 2 bzw. 7 eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit 2 gezeigt, wobei die Getriebeeinheit 1 in den zweiten Getriebeschaltzustand geschaltet ist. Mit anderen Worten ist die Antriebseinheit 2 gezeigt, die im zweiten Betriebsmodus, das heißt im Zweimaschinenbetrieb, betrieben wird, wobei der Momentpfad M (beispielhaft für einen motorischen Betrieb der Antriebseinheit 2) in 2 bzw. 7 durch Doppelspitzenpfeile dargestellt ist.
• 3 bzw. 8 zeigen eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit 2 bzw. der Getriebeeinheit 1, während diese in den dritten Getriebeschaltzustand geschaltet ist, das heißt im dritten Betriebsmodus betrieben wird. Bei dem dritten Betriebsmodus der Antriebseinheit 2 bzw. der Getriebeeinheit 1 handelt es sich um den ersten Einmaschinenbetriebsmodus, wobei die erste Antriebsmaschine 3 als Solo-Antriebsmaschine der Antriebseinheit 2 fungiert. Anhand des Momentpfads M ist in 3 bzw. 8 erkennbar, dass beide Abtriebswellen 5, 6 mittels der ersten Antriebsmaschine 3, aber nicht mittels der zweiten Antriebsmaschine 4 angetrieben werden.
• Der zweite Einmaschinenbetriebsmodus, das heißt der vierte Betriebsmodus der Antriebseinheit 2 bzw. der Getriebeeinheit 1 ist in 4 bzw. 9 dargestellt, die eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit 2 darstellt, wobei die Getriebeeinheit 1 in den vierten Getriebeschaltzustand geschaltet ist. Das bedeutet, dass gemäß 4 bzw. 9 die Antriebseinheit 2 bzw. die Getriebeeinheit 1 im vierten Betriebsmodus, das heißt im zweiten Einmaschinenbetriebsmodus, betrieben wird, was durch eine entsprechende Darstellung des Momentpfads M in 4 hervorgeht. Dabei fungiert die zweite Antriebsmaschine 4 im zweiten Einmaschinenbetriebsmodus, das heißt im vierten Betriebsmodus als die Solo-Antriebsmaschine.
• In 5 bzw. 10 ist eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit 2 bzw. der Getriebeeinheit 1 dargestellt, wobei die Getriebeeinheit 1 in den fünften Getriebeschaltzustand, das heißt in den Parksperrbetriebsmodus oder in den fünften Betriebsmodus, geschaltet ist. Anhand des Momentpfads M wird deutlich, dass der Differenzialkäfig 33 und das Getriebegehäuse 34 mittels des dritten Schaltelements 27 drehfest miteinander verbunden sind.
• Unabhängig von der jeweiligen Variante der Getriebeeinheit 1 bzw. der Antriebseinheit 2 kann die Schaltaktoreinheit 28 einen Fluidmechanikaktor 54, hier je Schaltelement 25, 26, 27 einen jeweiligen Fluidmechanikaktor 54, aufweisen. Für den Fall, dass nur einige bzw. nur eines der Schaltelemente 25, 26, 27 mittels der oben beschriebenen Schaltwalze 30 verstellbar sind, kann die Schaltaktoreinheit 28 sowohl die Schaltwalze 30 als auch einen Fluidmechanikaktor 54 bzw. mehr Fluidmechanikaktoren 54 aufweisen. Mit anderen Worten kann das Verstellelement 29 nur die Schaltwalze 30, nur den Fluidmechanikaktor 54 oder die Fluidmechanikaktoren 54 aufweisen oder sowohl die Schaltwalze 30 als auch wenigstens einen Fluidmechanikaktor 54. Zum jeweiligen Fluidmechanikaktor 54 gehört ein zugehöriges Aktorsteuerventil 55, mittels dessen der Fluidmechanikaktor 54 an einen Fluidkreislauf 56 fluidisch angeschlossen bzw. anschließbar ist. Ein Betätigungselement 56 des Fluidmechanikaktors 54 ist mit der Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 eines der Schaltelemente 25, 26, 27starr verbunden, zum Beispiel mittels der jeweiligen Schaltgabel 35, 36, 37. Das bedeutet, dass die Getriebeeinheit 1 unabhängig von deren Variante die Schaltgabeln 35, 36, 37 aufweisen kann, wobei die Schaltgabeln jedenfalls mit dem Verstellelement 29 zusammenwirken, das heißt mit der Schaltwalze 30 und/oder mit dem wenigstens einen Fluidmechanikaktor 54.
• Bei dem jeweiligen Fluidmechanikaktor 54 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um einen pneumatischen oder hydraulischen Aktor, weswegen es sich bei dem Fluidkreislauf 56 entsprechend um einen Pneumatikkreislauf oder um einen Hydraulikkreislauf handelt. Das Arbeitsfluid, das im Fluidkreislauf 56 strömt ist demgemäß ein Arbeitsgas (zum Beispiel Luft) oder eine Arbeitsflüssigkeit (etwa Hydrauliköl). Das jeweilige Aktorsteuerventil 55 ist hier als ein jeweiliges 4/3-Wegeventil ausgeführt. Der jeweilige Fluidmechanikaktor 54 ist als ein Pneumatik- oder Hydraulikaktor ausgebildet, wobei das jeweilige Betätigungselement 57 beispielsweise eine Kolbenstange ist, die in einem Zylinder des Pneumatik- oder Hydraulikaktors translatorisch bewegbar gelagert ist. Das jeweilige Betätigungselement 57 ist mit der Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 des entsprechend zugeordneten der Schaltelemente 25, 26, 27 starr verbunden, sodass unter einem Bewegen des Betätigungselements 57 die Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 entsprechend bewegt wird, was ein Verstellen des entsprechenden Schaltelements 25, 26 27 zur Folge hat. Je nach Ventilstellung des zugehörigen Aktorsteuerventils 55 wird das Betätigungselement 57 ausgefahren, eingefahren oder in dessen aktueller Position blockiert. Dadurch wird das zugehörige Schaltelement 25, 26, 27 mittels des Fluidmechanikaktors 54 je nach Ventilstellung in Richtung erste Schaltstellung, in Richtung zweite Schaltstellung oder in Richtung Neutralstellung verstellt bzw. in der entsprechenden Stellung gehalten.
• Sofern die Schaltaktoreinheit 28 den Fluidmechanikaktor 54 oder ein anderes Verstellelement aufweist, bei welchem ein stabiler Zustand der Schaltelemente 25, 26, 27 nicht wirkprinzipbedingt ohne Weiteres herstellbar ist, sieht das Beispiel weiter vor, dass die Schaltaktoreinheit 28 eine Arretiereinrichtung 58, hier je Schaltelement 25, 26, 27 eine jeweilige Arretiereinrichtung 58, aufweist. Die jeweilige Arretiereinrichtung 58 ist hier im Beispiel jeweils einem der Schaltelemente 25, 26, 27 zugeordnet und dazu eingerichtet, das entsprechende Schaltelement 25, 26, 27 reversibel zerstörungsfrei lösbar in der jeweiligen Schaltstellung zu arretieren, bis auf die entsprechende Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 eine vorgegebene Mindestverstellkraft wirkt. Die jeweilige Arretiereinrichtung 58 umfasst hier ein Rastkugelsystem mit einer Rastkugel 59 und einer Rastkugelfeder 60 sowie einer mit der Rastkugel korrespondierenden Rastkugelaufnahmeanordnung 61. Die Rastkugelaufnahmeanordnung 61 weist eine der ersten Schaltstellung zugeordnete, erste Rastkugelaufnahme 62, eine der zweiten Schaltstellung zugeordnete, zweite Rastkugelaufnahme 63 sowie eine der Neutralstellung zugeordnete, dritte Rastkugelaufnahme 64 auf. Vorliegend ist die Rastkugelaufnahmeanordnung 61 am Betätigungselement 57 oder an der entsprechenden Schaltschiebemuffe 42, 43, 44 fixiert. Die Rastkugel 59 und die Rastkugelfeder 60 sind am Getriebegehäuse 34 ortsfest fixiert, wobei die Rastkugelaufnahmeanordnung 61 und die Rastkugel 59 derart relativ zueinander angeordnet sind, dass unter einem relativen Bewegen der Rastkugelaufnahmeanordnung 61 in Bezug zur Rastkugel 59 diese aus einer der Rastkugelaufnahmen 62, 63, 64 ausrückt und unter weiterem Bewegen in die nächste der Rastkugelaufnahmen 62, 63, 64 einrückt. Unter dem Ausrücken der Rastkugel 59 aus der entsprechenden Rastkugelaufnahme 62, 63, 64 wird die Rastkugelfeder 60 gespannt, und unter einem Einrücken der Rastkugel 59 in die entsprechende Rastkugelaufnahm 62, 63, 64 wird die Rastkugelfeder 60 entspannt. Wirkt eine zu geringe Verstellkraft auf die Schaltschiebemuffe, verhindert die Arretiereinrichtung 58 das Ausrücken des Schaltelements 25, 26, 27 aus dessen aktueller Stellung. Sofern eines der Schaltelemente der Getriebeeinheit 1 nur in zwei Stellungen verstellbar ist - wie etwa das Parksperrschaltelement 27 -, weist die zugehörige Arretiereinrichtung 58 nur zwei Rastkugelaufnahmen auf.
• Überdies weist die Schaltaktoreinheit 28 der Getriebeeinheit 1 hier beispielhaft eine Rückstellfedereinrichtung 65 auf, die mit einem der Schaltelemente 25, 26, 27 zusammenwirkt. Wie aus 11 ersichtlich ist, ist eine Rückstellfedereinrichtung 65 dem dritten Schaltelement 27 bzw. dem Parksperrschaltelement zugeordnet. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass den Schaltelementen 25, 26, 27 jeweils eine Rückstellfedereinrichtung 65 zugeordnet ist. Eine Rückstellfeder 66 der Rückstellfedereinrichtung 65 ist in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung gespannt, wohingegen es in der Neutralstellung entspannt ist. Die Rückstellfeder 66 der dem Parksperrschaltelement 27 zugeordneten Rückstellfedereinrichtung 65 ist in der Parksperrstellung entspannt ist und in der Losstellung gespannt. So ist es erforderlich, dass mittels des entsprechenden Fluidmechanikaktors 547 das dritte Schaltelement 27 unter einem Spannen der Rückstellfeder 66 in dessen Neutral- bzw. Losstellung verstellt und gehalten wird, um ein Rotieren des Differenzialkäfigs 33 freizugeben bzw. um den Parksperrbetriebsmodus aufzuheben. Alternativ kann die Rückstellfeder 66 in der Neutral- bzw. Losstellung entspannt sein, wobei unter einem Spannen der Rückstellfeder 66 der Parksperrbetriebsmodus aktiviert wird.
• 12 zeigt eine getriebetopologische Ansicht der Antriebseinheit 2, wobei die Eingangsgetriebestufen 10, 11 der Getriebeeinheit 1 als zwei- oder mehrstufige Planetengetriebestufen 67 ausgebildet sind. Hierzu weist die jeweilige Eingangsgetriebestufe 10, 11 jeweils ein gestuftes Planetenrad 68 auf, das mittels seines ersten Stirnradkranzes 69 mit dem entsprechenden Sonnenrad 18, 20 kämmt. Mittels eines zweiten Stirnradkranzes 70 des gestuften Planetenrads 68 kämmt es mit dem zugehörigen Hohlrad 46. Dabei unterscheiden die Stirnradkränze 69, 70 sich hinsichtlich Durchmesser und/oder Zähnezahl, sind aber mittels eines gemeinsamen Planetenradträgerbolzen am entsprechenden Planetenradträger 14, 16 gelagert. In diesem Beispiel ist der erste Stirnradkranz 69 größer als der zweite Stirnradkranz 70. Je nach gewünschter Übersetzung kann dies aber auch umgekehrt sein.
• In 13 ist in getriebetopologischer Ansicht die Antriebseinheit 2 dargestellt, dessen Zentraldifferenzial 7 als ein Stirnraddifferenzial 71 ausgebildet ist. Es ist ferner denkbar, dass das Zentraldifferenzial 7 als ein ein- oder mehrstufiger Planetenradsatz ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Zentraldifferenzial 7 um ein Ravigneaux-Getriebe handeln.
• Anhand der Getriebeeinheit 1, der Antriebseinheit 2 sowie des die Antriebseinheit 2 aufweisenden Kraftfahrzeugs ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, wie mittels einer besonders einfachen Schaltmechanik zwei Antriebsmaschinen, nämlich die Antriebsmaschinen 3, 4, selektiv an ein Differenzial, nämlich das Zentraldifferenzial 7, gekoppelt werden können.
• Bezugszeichenliste

1

Getriebeeinheit

2

Antriebseinheit

3

erste elektrische Antriebsmaschine

4

zweite elektrische Antriebsmaschine

5

erste Abtriebswelle

6

zweite Abtriebswelle

7

Zentraldifferenzial

8

erstes Differenzialabtriebsrad

9

zweites Differenzialabtriebsrad

10

erste Eingangsgetriebestufe

11

zweite Eingangsgetriebestufe

12

erste Planetengetriebestufe

13

zweite Planetengetriebestufe

14

erster Planetenradträger

15

erstes Abtriebselement

16

zweiter Planetenradträger

17

zweites Abtriebselement

18

erstes Sonnenrad

19

erste Antriebswelle

20

zweites Sonnenrad

21

zweite Antriebswelle

22

erste Rotorwelle

23

zweite Rotorwelle

24

Getriebeschalteinrichtung

25

erstes Schaltelement

26

zweites Schaltelement

27

drittes Schaltelement

28

Schaltaktoreinheit

29

Verstellelement

30

Schaltwalze

31

Schaltaktor

32

Stirnradstufe

33

Differenzialkäfig

34

Getriebegehäuse

35

erste Schaltgabel

36

zweite Schaltgabel

37

dritte Schaltgabel

38

erste Kulissengasse

39

zweite Kulissengasse

40

dritte Kulissengasse

41

Schaltkulisse

42

erste Schaltschiebemuffe

43

zweite Schaltschiebemuffe

44

dritte Schaltschiebemuffe

45

Planetenrad

46

Hohlrad

47

Synchronring

48

Kupplungsverzahnung

49

Kupplungsverzahnung

50

erste Hauptabtriebswelle

51

zweite Hauptabtriebswelle

52

erste Hauptantriebswelle

53

zweite Hauptantriebswelle

54

Fluidmechanikaktor

55

Aktorsteuerventil

56

Fluidkreislauf

57

Betätigungselement

58

Arretiereinrichtung

59

Rastkugel

60

Rastkugelfeder

61

Rastkugelaufnahmeanordnung

62

erste Rastkugelaufnahme

63

zweite Rastkugelaufnahme

64

dritte Rastkugelaufnahme

65

Rückstellfedereinrichtung

66

Rückstellfeder

67

mehrstufige Planetengetriebestufe

68

gestuftes Planetenrad

69

erster Stirnradkranz

70

zweite Stirnradkranz

71

Stirnraddifferenzial

M

Momentpfad

• 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 202020105216 U1 [0003]
• DE 102020216249 A1 [0004]
• DE 102010005789 A1 [0005]

Claims (14)

1. Getriebeeinheit (1) für eine Antriebseinheit (2) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Getriebeeinheit (1) aufweist: - eine erste Eingangsgetriebestufe (10, 12) mit einer ersten Antriebswelle (19) und einem ersten Abtriebselement (14, 15), - eine zweite Eingangsgetriebestufe (11, 13) mit einer zweiten Antriebswelle (21) und einem zweiten Abtriebselement (16, 17), - ein Zentraldifferenzial (7) mit einem Differenzialkäfig (33) sowie einer ersten Abtriebswelle (5) und einer zweiten Abtriebswelle (6), - eine Getriebeschalteinrichtung (24) mit - einem ersten Schaltelement (25), das aus einer Neutralstellung wahlweise in eine erste Schaltstellung, in der das erste Abtriebselement (14, 15) und die erste Abtriebswelle (5) drehfest miteinander gekoppelt sind, oder in eine zweite Schaltstellung, in der das erste Abtriebselement (14, 15) und der Differenzialkäfig (33) drehfest miteinander gekoppelt sind, verstellbar ist, - einem zweiten Schaltelement (26), das aus einer Neutralstellung, wahlweise in eine erste Schaltstellung, in der das zweite Abtriebselement (16, 17) und die zweite Abtriebswelle (6) drehfest miteinander gekoppelt sind, oder in eine zweite Schaltstellung, in der das zweite Abtriebselement (16, 17) und der Differenzialkäfig (33) drehfest miteinander gekoppelt sind, verstellbar ist, - einer Schaltaktoreinheit (28), die dazu eingerichtet ist, sowohl das erste Schaltelement (25) als auch das zweite Schaltelement (26) aus der entsprechenden Neutralstellung in die jeweilige erste Schaltstellung oder in die jeweilige zweite Schaltstellung zu verstellen.
2. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgetriebestufen (10, 12) und die Schaltelemente (25, 26) derart angeordnet sind, dass das entsprechend zugehörige der Abtriebselemente (15, 17) - in der ersten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements (25, 26) direkt drehfest mit der zugehörigen der Abtriebswellen (5, 6) verbunden ist, - in der zweiten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements (25, 26) direkt drehfest mit dem Differenzialkäfig (33) verbunden ist, wobei durch die jeweilige Abtriebswelle (5, 6) eine jeweilige Hauptabtriebswelle (50, 51) der Getriebeeinheit (1) gebildet ist.
3. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgetriebestufen (10, 12) und die Schaltelemente (25, 26) derart angeordnet sind, dass eine entsprechend zugehörige von Hauptantriebswellen (52, 53) der Getriebeeinheit (1) - in der ersten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements (25, 26) direkt drehfest mit der zugehörigen der Abtriebswellen (5, 6) verbunden ist, - in der zweiten Schaltstellung des entsprechenden Schaltelements (25, 26) direkt drehfest mit dem Differenzialkäfig (33) verbunden ist, wobei durch das jeweilige Abtriebselement (15, 17) eine jeweilige Hauptabtriebswelle (50, 51) der Getriebeeinheit (1) gebildet ist.
4. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Eingangsgetriebestufe (10, 11) als eine jeweilige Planetengetriebestufe (12, 13) ausgeführt ist, wobei durch einen jeweiligen Planetenradträger (14, 16) der jeweiligen Planetengetriebestufe (12, 13) das entsprechende Abtriebselement (15, 17) gebildet ist, und ein jeweiliges Sonnenrad (18, 20) der jeweiligen Planetengetriebestufe (12, 13) und die entsprechende Antriebswelle (19, 21) drehfest miteinander verbunden sind.
5. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeschalteinrichtung (24) ein drittes Schaltelement (27) aufweist, das zwischen einer Losstellung, in der ein Drehen des Differenzialkäfigs (33) relativ zu einem Getriebegehäuse (34) der Getriebeeinheit (1) freigegeben ist, und einer Parksperrstellung, in der der Differenzialkäfig (33) und das Getriebegehäuse (34) drehfest miteinander verbunden sind, verstellbar ist.
6. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (25, 26) mittels eines Verstellelements (29, 30) der Getriebeschalteinrichtung (24) derart kinematisch gekoppelt sind, dass die Getriebeeinheit (1) mittels der Getriebeschalteinrichtung (24) selektiv in folgende Getriebeschaltzustände schaltbar ist: - in einen ersten Getriebeschaltzustand, in dem die Schaltelemente (25, 26) in deren Neutralstellung angeordnet sind, - in einen zweiten Getriebeschaltzustand, in dem die Schaltelemente (25, 26) jeweils in die erste Schaltstellung verstellt sind, - in einen dritten Getriebeschaltzustand, in dem das erste Schaltelement (25) in die erste Schaltstellung verstellt ist, wobei das zweite Schaltelement (26) in die Neutralstellung verstellt ist, - in einen vierten Getriebeschaltzustand, in dem das erste Schaltelement (25) in die Neutralstellung verstellt ist, wobei das zweite Schaltelement (26) in die erste Schaltstellung verstellt ist.
7. Getriebeeinheit nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (25, 26, 27) mittels des Verstellelements (29, 30) derart kinematisch gekoppelt sind, dass das dritte Schaltelement (27) aufgrund eines Schaltens der Getriebeeinheit (1) aus einem der vier Getriebeschaltzustände in einen andern der vier Getriebeschaltzustände in die Losstellung geschaltet oder in dieser gehalten wird, und dass die Getriebeeinheit (1) in einen fünften Getriebeschaltzustand schaltbar ist, in dem das dritte Schaltelement (27) in die Parksperrstellung verstellt ist und die beiden anderen Schaltelemente (25, 26) in die jeweilige Neutralstellung verstellt sind.
8. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (25, 26, 27) der Getriebeschalteinrichtung räumlich zwischen den Eingangsgetriebestufen (10, 11) angeordnet sind.
9. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltaktoreinheit (28) einen Schaltaktor (31) und eine mit dem Schaltaktor (31) drehfest gekoppelte oder koppelbare Schaltwalze (30) aufweist, wobei das jeweilige Schaltelement (25, 26, 27) eine entsprechend zugehörige Schaltgabel (35, 36, 37) aufweist, deren erstes Schaltgabelende in eine zugehörige Kulissengasse (38, 39, 40) einer Schaltkulisse (41) der Schaltwalze (30) eingreift und ein zweites Schaltgabelende derselben Schaltgabel (35, 36, 37) mit einer Schaltschiebemuffe (42, 43, 44) des zugehörigen Schaltelements (25, 26, 27) starr verbunden ist.
10. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltaktoreinheit (28) einen Fluidmechanikaktor (54) und ein zugehöriges Aktorsteuerventil (55) aufweist, wobei ein Betätigungselement (57) des Fluidmechanikaktors (54) mit einer Schaltschiebemuffe (42, 43, 44) eines der Schaltelemente (25, 26, 27), das dem Fluidmechanikaktor (54) zum Verstellen zwischen den Schaltstellungen zugeordnet ist, starr verbunden ist.
11. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltaktoreinheit (28) eine Arretiereinrichtung (58) aufweist, der eines der Schaltelemente (25, 26, 27) zugeordnet ist und die dazu eingerichtet ist, das entsprechende Schaltelement (25, 26, 27) reversibel zerstörungsfrei lösbar in der jeweiligen Schaltstellung zu arretieren, bis auf die entsprechende Schaltschiebemuffe (42, 43, 44) eine vorgegebene Mindestverstellkraft wirkt.
12. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltaktoreinheit (28) eine Rückstellfedereinrichtung (65) aufweist, der eines der Schaltelemente (25, 26, 27) zugeordnet ist, wobei eine Rückstellfeder (66) der Rückstellfedereinrichtung (65) in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung gespannt ist, wohingegen es in der Neutralstellung entspannt ist.
13. Antriebseinheit (2) mit einer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Getriebeeinheit (1) sowie mit einer eine erste Rotorwelle (22) aufweisenden, ersten elektrischen Antriebsmaschine (3) und einer eine zweite Rotorwelle (23) aufweisenden, zweiten elektrischen Antriebsmaschine (4), wobei - die erste Antriebswelle (19) und die erste Rotorwelle (22) drehfest miteinander verbunden sind, wohingegen die zweite Antriebswelle (21) und die zweite Rotorwelle (23) drehfest miteinander verbunden sind, wobei mittels des ersten Schaltelements (25) die erste Abtriebswelle (5) und das erste Abtriebselement (15) wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind, und wobei mittels des zweiten Schaltelements (26) die zweite Abtriebswelle (6) und das zweite Abtriebselement (17) wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind, oder - mittels des ersten Schaltelements (25) die erste Antriebswelle (19) und die erste Rotorwelle (22) wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind, wohingegen mittels des zweiten Schaltelements (26) die zweite Antriebswelle (21) und die zweite Rotorwelle (23) wahlweise drehfest miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt sind.
14. Kraftfahrzeug mit einer nach Anspruch 13 ausgebildeten Antriebseinheit (2).

Images