WO2020177895A1 - Getriebeanordnung für einen kraftfahrzeugantriebsstrang, antriebsstrang und verfahren zu dessen ansteuerung - Google Patents

Getriebeanordnung für einen kraftfahrzeugantriebsstrang, antriebsstrang und verfahren zu dessen ansteuerung Download PDF

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Michael Wechs
Thomas Martin
Max Bachmann
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Oliver Bayer
Thomas KROH
Fabian Kutter
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission arrangement for a motor vehicle drive train, with a first input shaft and a second input shaft, with a countershaft, with a first sub-transmission which has a first plurality of shiftable gear sets for setting up a number of gear stages, and with a second sub-transmission, which has a second plurality of shiftable gear sets for establishing a number of gear stages.
  • the present invention relates to a drive train for a motor vehicle, with an internal combustion engine, with a double clutch arrangement which has an input member connected to the internal combustion engine and two output members, and with a transmission arrangement of the type described above, the first and the second input shaft each are connected to one of the output links.
  • the present invention also relates to a flybrid drive train and a method for operating a hybrid drive train.
  • the transmission disclosed there includes a transmission shaft, a first shaft, a first idler gear assigned to the first shaft, a first other idler gear assigned to the first shaft, a second shaft, a second idler gear assigned to the second shaft and a second other lot assigned to the second shaft wheel.
  • the transmission shaft is operatively connected to the first shaft and / or the second shaft.
  • the transmission includes a transmission output shaft that is operatively connected to the first and second shafts.
  • the first idler gear can be connected non-rotatably to the first other idler gear by means of a first switching element.
  • Double clutch transmissions have been an alternative to converter automatic transmissions for several years. Double clutch transmissions have a double clutch arrangement which can be connected on the input side to a drive machine such as an internal combustion engine. An output member of a first clutch of the clutch arrangement is verbun with a first input shaft of a first sub-transmission, which is typically assigned to the even or odd forward gear stages. An output member of a second friction clutch of the Doppelkupplungsanord voltage is connected to a second input shaft of a second sub-transmission, which is typically assigned to the other forward gear stages.
  • the gear steps assigned to the partial transmissions can usually be switched on and off automatically.
  • one of the friction clutches of the double clutch arrangement is closed.
  • a connecting gear stage can then be shifted in advance.
  • a gear change can then be carried out essentially without interruption of traction.
  • Motor vehicle transmissions are usually designed either for front transverse installation in a motor vehicle, with particular attention being paid to a short overall axial length.
  • transmissions are designed for longitudinal installation in a motor vehicle, with particular attention being paid to a radially compact design.
  • an input shaft arrangement is often assigned two axially parallel countershafts, so that the power flow can take place either from the input shaft arrangement via one countershaft or via the other countershaft.
  • the countershafts are also designed as output shafts and are usually both in engagement with a differential for distributing drive power to driven wheels.
  • Such a transmission has been known ge for example from the above-mentioned document DE 10 2016 210 713 A1.
  • Another trend in the field of motor vehicle drive trains is so-called hybridization. In general, this means that a drive motor in the form of an internal combustion engine is assigned an electrical machine as a further drive machine.
  • the input element of the Doppelkupplungsan arrangement is usually via a disconnect clutch or an internal combustion engine decoupling device with the internal combustion engine connected.
  • a transmission arrangement for a motor vehicle drive train with a first input shaft and a second input shaft le, with a countershaft, with a first sub-transmission that has a first plurality of shiftable gear sets for setting up a number of gear stages a second sub-transmission which has a second plurality of shiftable gear sets for setting up a number of gear stages, and with a bridge clutch which is designed to couple the first and second sub-transmission in order to set up at least one winding gear stage.
  • a drive train for a motor vehicle with an internal combustion engine, with a double clutch arrangement that has a Having internal combustion engine connected input member and two output members, and with a transmission arrangement of the type according to the invention, wherein the first and the second input shaft are each connected to one of the output members.
  • a hybrid drive train with a gear arrangement according to one of claims 1 to 7 and with a first electrical machine which is connected to an input member of a double clutch arrangement, the output members of which are connected to the first input shaft and the second input shaft are, and / or with a second electrical machine that is connected to the first or to the second input shaft.
  • the first input shaft and the second input shaft are preferably arranged concentrically to one another, the first input shaft preferably being designed as a hollow shaft and the second input shaft preferably being arranged as an inner shaft.
  • the gear arrangement preferably has exactly one countershaft.
  • the one countershaft is at the same time an output shaft of the transmission arrangement.
  • the countershaft is preferably connected to an output gear which is designed to drive a power distribution arrangement such as a differential.
  • shiftable gear sets are understood to mean gear sets which have an idler gear and a fixed gear which mesh with one another and which can be switched by means of an associated clutch.
  • the idler gear of this gear set is non-rotatably connected to the associated shaft.
  • the gear sets are preferably spur gear sets, which preferably each connect one of the two input shafts and the countershaft to one another.
  • Each gear set is preferably assigned a regular forward gear, that is, a fixed gear ratio.
  • a regular forward gear stage is understood to mean a forward gear stage which can be switched into the power flow by closing a single clutch or a single shift element.
  • At least one winding gear step can be set up.
  • the at least one winding step is preferably a forward winding step.
  • the bridge clutch and another shift clutch or shift element must generally be closed.
  • at least two shifting elements are generally to be closed, in contrast to a regular forward gear stage in which only one switching element is to be closed.
  • the first partial transmission is assigned to the even forward gear steps, and in an alternative embodiment to the odd gear steps.
  • the second sub-transmission is assigned to the odd forward gear stages, and in an alternative embodiment, the even gear stages.
  • the transmission arrangement is preferably connected to a double clutch arrangement, the first input shaft preferably being connected to a clutch of the double clutch arrangement, and the other input shaft being preferably connected to the other clutch of the double clutch arrangement.
  • connection or a connection is understood to mean that a rotationally fixed coupling is established, that is to say an operative connection in which the interconnected or connected elements rotate at a proportional speed.
  • the electrical machine In the hybrid drive train, the electrical machine generally has a rotor and a stator.
  • the stator is usually fixed to the housing.
  • the rotor is in one guide form rotatably connected to a shaft of the gear assembly, for example se with a shaft section of an input member of the double clutch assembly.
  • the rotor can be connected to a motor pinion, which is part of a machine coupling gear set, in order to transmit power to a shaft by means of a spur gear set.
  • the transmission arrangement can contain synchronous shifting elements or shifting clutches which are designed as friction clutches.
  • shifting elements are typically implemented by locking synchronizers.
  • some shifting elements can also be implemented by non-synchronized shifting elements or dog clutches, which are generally only shifted when the links to be connected have been synchronized, with the synchronization in particular by the first electrical machine and / or the second electrical machine takes place.
  • the sequence of the elements is the following: gear set for a forward gear stage 2, clutch pack for forward gear stages 2 and 4, gear set for forward gear stage 4, gear set for forward gear stage 3, clutch pack for forward gear stages 3 and 5, and gear set for forward gear 5.
  • the axial sequence of the elements in the transmission arrangement is the following: gear set for forward gear stage 5, clutch pack for forward gear stages 5 and 3, gear set for forward gear stage 3, gear set for forward gear stage 4, clutch package for forward gear stages 4 and 2, and gear set for forward gear stage 2.
  • all the clutches are arranged on the countershaft, but they can also be arranged at least partially on one of the input shafts.
  • the bridge coupling is preferably also arranged on the countershaft.
  • the bridge clutch is arranged on a further countershaft, which is connected to the first sub-transmission or the second sub-transmission via coupling gear sets.
  • an electric machine can be connected to the drive train in front of the double clutch arrangement.
  • the electrical machine can be set up for boost operation, for starting the internal combustion engine and for a number of other purposes. If an internal combustion engine decoupling device is provided, an electric motor-driven ferry operation can also take place in all driving stages.
  • an electrical machine is connected to an input of one of the sub-transmissions.
  • an electric ferry operation can take place via that sub-transmission.
  • the electric machine can, however, also be used for booting, and in generator mode to charge a battery, as well as to start the internal combustion engine, etc.
  • the bridge coupling is arranged on the pre-gel shaft.
  • a radially compact design can be realized. It is preferred here if the bridge coupling is arranged axially between the first partial transmission and the second partial transmission.
  • the coupling of the partial transmissions can be implemented in a structurally simple manner.
  • the bridge clutch is arranged on a further countershaft, which is coupled to the first partial transmission via a first coupling gear set and which is coupled to the second partial transmission via a second coupling gear set.
  • the coupling gear sets preferably contain a constant gear set, which cannot be shifted, and a switchable gear set which can be shifted by means of the bridge clutch.
  • the bridge coupling is arranged axially outside an axial gap between the first coupling gear set and the second coupling gear set.
  • At least one of the coupling gear sets includes a fixed wheel of a gear set to set up a regular forward gear.
  • first and / or the second partial transmission each has or have exactly two gear sets that are assigned to regular forward gear stages.
  • first partial transmission has gear sets for the forward gear stages 2 and 4 or if the first partial transmission has gear sets for the forward gear stages 3 and 5. It is also preferred if the second partial transmission in the above first variant has two gear sets for forward gear stages 3 and 5, and in the second variant gear sets for forward gear stages 2 and 4.
  • the translations of the gear sets of the first and / or second sub-transmission are matched to one another so that a first forward winding gear stage has a shorter gear ratio than all the gear sets of the first and second sub-transmission, the regular forward gear stages are assigned, and / or in such a way that a second forward winding gear stage has a longer gear ratio than all of the gear sets of the first and second partial transmissions that are assigned to regular forward gear stages.
  • the first forward winding gear stage is the starting gear stage of the transmission arrangement.
  • the second forward winding gear stage is preferably the forward gear stage with the longest or highest gear ratio, that is to say, for example, in the above case with four gear sets, a gear ratio corresponding to forward gear stage 6.
  • the input member of the double clutch arrangement is connected to an internal combustion engine decoupling device via which an internal combustion engine can be connected to the input member.
  • an electrical ferry operation can be set up without having to drag the internal combustion engine along.
  • first electrical machine is connected to the input member via a first machine coupling gear set and / or if the second electrical machine is connected to the first or to the second input shaft via a second machine coupling gear set.
  • the electrical machine (s) can be integrated axially parallel in order to be able to implement a compact design, particularly in the axial direction.
  • the first electrical machine is connected to the input member of the double clutch arrangement, the second electrical machine being connected to the first or to the second input shaft, the gear sets of that partial transmission that is assigned to the second electrical machine, are switchable by means of unsynchronized clutches or Klauenkupp systems.
  • the first electrical machine is connected to the input member of the double clutch arrangement, the second electric machine being connected to the first or to the second input shaft, and the double clutch arrangement having a first and / or a second unsynchronized clutch or Has claw coupling.
  • the internal combustion engine decoupling device has an unsynchronized clutch or claw clutch.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a drive train according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 shows a shift table for the drive trains of FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a modification of the drive train shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows a modification of the drive train shown in FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a modification of the drive train of FIG. 1, a first electrical machine being coaxially integrated into the drive train;
  • FIG. 7 shows a modification of the drive train shown in FIG. 1, a first electrical machine being connected to an input member of a double clutch arrangement via a machine coupling gear set;
  • FIG. 8 shows a modification of the drive train of FIG. 1, a second electrical machine being connected to the second input shaft via a machine coupling gear set;
  • FIG. 9 shows a modification of the drive train of FIG. 1, with a second electrical machine being connected to the first input shaft;
  • FIG. 10 shows a modification of the drive train of FIG. 1, wherein a first electrical machine is connected to an input member of a double clutch arrangement and wherein a second electrical machine is connected to the second input shaft;
  • FIG. 11 shows a modification of the drive train of FIG. 2, wherein a first electrical machine is connected to an input member of a double clutch arrangement and wherein a second electrical machine is connected to the first input shaft.
  • FIG. 1 an embodiment of a drive train according to the invention for a motor vehicle, in particular for a passenger car, is shown and generally designated by 10.
  • the drive train 10 has an internal combustion engine 12, which is connected to a dual clutch transmission 14, which in turn is connected on the output side to a differential 16, by means of which drive power can be distributed to driven wheels 18L, 18R.
  • the dual clutch transmission 14 has a dual clutch arrangement 20 which contains two clutches K1, K2.
  • the clutches K1, K2 are preferably designed as friction clutches, unless otherwise mentioned, for example, as wet-running multi-plate clutches.
  • the dual clutch transmission 14 has a first input shaft 22 and a second input shaft 24.
  • the first input shaft 22 is designed as a hollow shaft and is connected to an output member of the clutch K2.
  • the second input shaft 24 is arranged concentrically to the first input shaft 22 and madebil det as an inner shaft.
  • the second input shaft 24 is connected to an output member of the clutch K1.
  • the first input shaft 22 is assigned to a first sub-transmission 26, which contains regular forward gears, in this case the regular forward gears 2 and 4.
  • the second input shaft 24 is assigned to a second sub-transmission 28, which is assigned to regular forward gears, in this case the regular forward gears 3 and 4 5.
  • the two partial transmissions 26, 28 are arranged axially offset from one another.
  • the first sub-transmission 26 has a gear set 30 for the regular forward gear stage 2 and a gear set 32 for the regular forward gear stage 4.
  • the second sub-transmission 28 has a gear set 34 for the regular forward gear stage 3 and a gear set 36 for the regular forward gear stage 5.
  • the gear sets 30, 32, 34, 36 each contain a fixed gear and an idler gear and connect one of the input shafts 22, 24 to a countershaft 40.
  • the first partial transmission 26 has a first clutch pack 42 with Heidelbergelemen th S5, S4 for switching the regular forward gear stages 2 and 4.
  • the second partial transmission 28 has a second clutch pack 44 with shifting elements S2 and S1 for shifting the regular forward gear stages 3 and 5.
  • the clutch packs 42, 44 are preferably arranged on the countershaft 40 is.
  • the fixed gears of the gear sets 30, 32, 34, 36 are preferably connected to the associated input shafts 22 and 24, and idler gears of the gear sets 30, 32, 34, 36 are rotatably mounted on the countershaft 40 and by means of the respective switching elements can be connected to the countershaft 40.
  • the countershaft 40 is connected to an output gear 46, by means of which the differential 16 is driven.
  • a bridge clutch arrangement 48 is arranged axially between the two partial transmissions 26, 28 and has a shift element S3 which is designed to connect the first partial transmission 26 and the second partial transmission 28 to one another.
  • the switching element S3 of the Brückenkupplungsan order 48 is generally open.
  • the ratios of the gear sets 30, 32 of the first sub-transmission 26 and the ratios of the gear sets 34, 36 of the second sub-transmission 28 are matched to one another in such a way that a first forward winding gear stage has a shorter ratio than all the gear sets of the first and second sub-transmissions 26, 28, which are assigned to regular forward gear stages. Furthermore, a second forward Winding gear stage has a longer translation than all the gear sets of the first and second partial transmissions that are assigned to regular forward gear stages.
  • the transmission arrangement which in the present case is formed by the two sub-transmissions 26, 28 and the output pinion 46, preferably has no reverse gear.
  • the transmission arrangement from the partial transmissions 26, 28 is therefore preferably provided for hybridization, in which a reverse gear stage is set up by an electrical machine whose direction of rotation is easily reversible (in contrast to an internal combustion engine).
  • the gear arrangement has a simple structure and a compact design.
  • the clever arrangement of the gear sets results in low component loads.
  • the gear set with the shortest gear ratio (the gear set for forward gear stage 2) is adjacent to an axial end of the gear arrangement, that is, where the shafts 22, 24, 40 are supported.
  • Fig. 2 shows a modified drive train 10 ', in which the first partial transmission 26' has gear sets 34 ', 36' for the forward gear stages 3 and 5, as well as the clutch solution package 44 '.
  • the second partial transmission 28 ' has gear sets 30', 32 'for the regular forward gear stages 2 and 4, and a clutch pack 48'.
  • the bridge clutch arrangement 48 ' is implemented by a comparable arrangement to, in which the friction bodies of the shifting element S3 are arranged on the side of a shift sleeve facing the second partial transmission 28'.
  • the switching elements are each designed as synchronized switching elements, in particular in the form of so-called blocking
  • Fig. 3 shows a shift table for the forward gear stages V1 to V6.
  • the forward gear stage V1 is established by engaging the clutch K1 of the double clutch arrangement 20, as well as the shifting element S3 of the bridge clutch arrangement 48 and the shifting element S5 of the gear set 30 for the regular forward gear stage 2.
  • the switching element S5 To engage the forward gear V2, the switching element S5 remains closed. The switching element S3 and the clutch K1 are opened and the clutch K2 is closed.
  • the clutch K1 and the switching element S2 are closed in the forward gear V3.
  • the clutch K2 and the switching element S4 are closed.
  • the clutch K1 and the switching element S1 are closed.
  • the shift table in FIG. 3 applies to both drive trains 10, 10 'of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a drive train 10 ′ in which the bridge clutch arrangement 48 ′′ is arranged on a further countershaft 52.
  • the further countershaft 52 is arranged parallel to the input shafts and to the countershaft and is connected to the first partial transmission 26 via a first coupling gear set 54
  • the first coupling gear set 54 has an idler gear rotatably mounted on the further countershaft 52, which meshes or meshes with the fixed gear of the gear set for the forward gear stage 4.
  • the further countershaft 52 is connected to the second sub-transmission 28. More precisely, the second coupling gear set 56 has a fixed gear which is non-rotatably connected to the further countershaft 52 and which meshes with the fixed gear of the gear set for the regular forward gear stage 3.
  • the shift element S3 "of the bridge clutch arrangement 48" is arranged axially outside of an axial gap between the first coupling gear set 54 and the second coupling gear set 56. As a result, an axially compact design can be realized.
  • a further embodiment of a drive train 10 ′′ ' is shown, which generally corresponds to the drive train 10 ′′ of FIG. 4 ent in terms of structure and mode of operation. While in the drive train 10 "of Fig. 4, the shift element S3" is provided in axial overlap with the first sub-transmission 26, the shift element S3 '"of the bridge clutch arrangement 48'" is arranged on the axially opposite side of the coupling gear sets 54, 56, thus in axial overlap with the second partial transmission 28 '. Furthermore, in the drive train 10 ′ ′′, the coupling gear set 54 is designed as a constant gear set, and the coupling gear set 56 is designed as a shiftable gear set, specifically by means of the switching element S3 ′ ′′.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a drive train 10A, which generally corresponds to the drive train 10 of FIG. 1 in terms of structure and mode of operation.
  • the drive train 10A is designed as a hybrid drive train and has a first electrical Rische machine 60, which is arranged coaxially with the input shaft assembly.
  • a rotor of the electric machine 60 is connected to an input member of the Doppelkupp treatment arrangement 20.
  • the input member of the double clutch arrangement 20 can also be connected to an internal combustion engine 12 via an internal combustion engine decoupling device 62 (designed as a separating clutch K0).
  • a purely electric ferry operation can be set up without having to drag the internal combustion engine along.
  • the internal combustion engine decoupling device 62 is opened.
  • the internal combustion engine decoupling device 62 is closed.
  • the decoupling device 62 is of course also closed in the case of pure internal combustion engine operation, in order to be able to transmit power from the internal combustion engine to the double clutch arrangement 20.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of a drive train 10A ', which has a first electrical machine 60' which is axially parallel, that is to say offset parallel to the A gear shaft arrangement.
  • the first electrical machine 60 ′ is connected to the input member of the dual clutch arrangement 20 via a first machine coupling gear set 66.
  • This configuration can also contribute to a compact design.
  • electrical machines can be used, which are operated at very high speeds, since an adaptation to the speed of the internal combustion engine can take place through the machine coupling gear set 66. As a result, the first electrical machine 60 ′ can be made very compact.
  • 10A ′′ shows a further embodiment of a drive train, in which no first electrical machine is provided, but a second electrical machine 70 which is connected to the second input shaft via a second machine coupling gear set 72. More precisely, the second electrical machine 70 has a rotor that is connected to a machine pinion, which is directly or via an intermediate gear is in engagement with a fixed gear of one of the gear sets for forward gear stages 3 or 5, in this case with the fixed gear of the gear set for forward gear stage 5.
  • the first electrical machine 60 or the second electrical machine 70 can be formed in an axial overlap with at least one part of the gear arrangement and / or the double clutch arrangement in order to achieve an axially compact design in this way .
  • the axial extension of the electrical machine 60 ′ and / or of the electrical machine 72 is smaller than the axial length of the partial transmissions 26, 28 and the double clutch arrangement 20.
  • FIG. 9 shows another alternative embodiment of a drive train 10A '"ge, in which a second electrical machine 70"' is connected to the first sub-transmission 26 via a second machine gear set 72 '", namely to a fixed gear of egg nem the gear sets of the first sub-transmission, in this case to the fixed gear of the gear set for the regular forward gear 2.
  • the connection can be made directly, but preferably via an intermediate gear, which is indicated in Fig. 9 (similar to Fig. 8) by a dashed line is.
  • FIG. 10 A further preferred embodiment of a drive train 10A IV is shown in FIG. 10.
  • the drive concepts of FIGS. 8 and 9 are essentially combined with one another.
  • the drive train 10A lv an electrical ers te machine 60 ', which is connected via a first Maschinenradsatz 66 to an input member of the dual clutch assembly 10A IV.
  • a second electrical machine 70 is connected via a second machine gear set 72 to the second sub-transmission, more precisely to the fixed gear of the gear set for the regular forward gear stage 5.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a drive train 10A V , which generally corresponds to the drive train 10A IV of FIG. 10 in terms of structure and mode of operation.
  • the axial arrangement of the partial transmissions 26 ', 28 is reversed, just like in the drive train 10' of FIG. 2.
  • the first partial transmission 26 ' includes the regular forward gear stages 3 and 5
  • the second Partial transmission 28 ' includes the regular forward gear stages 2 and 4, wherein the second machine gear set 72 is connected to a fixed gear of the gear set for the forward gear stage 2.
  • the first electrical machine 60 ' is each preferably aligned axially v with the dual clutch assembly 20 and the ers th partial gear 26 or 26' and extends substantially from the input member of the dual clutch assembly 20 IV to the Bridge coupling arrangement.
  • the second electrical machine 70 is arranged in the axial direction between the gear sets of the two sub-transmissions 26, 28 that are farthest apart, that is, axially overlapping with the transmission arrangement which is formed from the sub-transmissions 26, 28.
  • the shift elements S1 to S5 are each implemented as synchronous shift elements or shift elements with friction elements, in particular as a lock
  • the second electrical machine 70 is connected to the second partial transmission 28. It is therefore possible to implement the switching elements S1 "and S2" of the drive train 10A "as non-synchronized switching elements or as Klauenkupp systems.
  • the shifting elements S2 ", S1" and S4 V , S5 V of the second partial transmission 28, 28 ', to which the second electrical machine 70 is connected can be used as non-synchronized shifting elements or dog clutches be formed. It is also possible to change the double clutch arrangement 20 IV of the drive trains of FIGS. 10 and 11 by means of essentially unsynchronized shifting To realize elements or claw clutches, since synchronization can take place if necessary via the first electrical machine 60 '. For the same reason, the internal combustion engine disconnection device 62 IV in the embodiments of FIGS. 10 and 11 can also be designed as a non-synchronized switching element or dog clutch K0.
  • the internal combustion engine decoupling device 62 can also be designed as a frictional or positive coupling.
  • a purely electric ferry operation can take place via the gear steps assigned to the assigned partial transmission.
  • a purely electric ferry operation can take place via the forward gear stages 1, 3 and 5.
  • a purely electric ferry operation via the forward gear stages 2, 4 and 6 can take place.
  • Gear changes in purely electric ferry operation are then only possible with interrupted traction.
  • An internal combustion engine decoupling device is not necessary because the electrical machine can be decoupled from the internal combustion engine via the associated Doppelkupp treatment arrangement.

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Abstract

Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit einer ersten Eingangswelle (12) und einer zweiten Eingangswelle (24), einer Vorgelegewelle (40), einem ersten Teilgetriebe (26), das eine erste Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen (30, 32) zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist, einem zweiten Teilgetriebe (28), das eine zweite Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen (34, 36) zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist, einer Brückenkupplung (S3), die dazu ausgebildet ist, das erste und das zweite Teilgetriebe (26, 28) zu koppeln, um wenigstens eine Windungsgangstufe (V1, V6) einzurichten.

Description

Getriebeanordnunq für einen Kraftfahrzeuqantriebsstranq, Antriebsstranq und
Verfahren zu dessen Ansteuerunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugan triebsstrang, mit einer ersten Eingangswelle und einer zweiten Eingangswelle, mit einer Vorgelegewelle, mit einem ersten Teilgetriebe, das eine erste Mehrzahl von schaltbaren Radsätze zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist, und mit einem zweiten Teilgetriebe, das eine zweite Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die ein an den Ver brennungsmotor angebundenes Eingangsglied und zwei Ausgangsglieder aufweist, und mit einer Getriebeanordnung der oben beschriebenen Art, wobei die erste und die zwei te Eingangswelle jeweils an eines der Ausgangsglieder angebunden sind.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Flybrid-Antriebsstrang sowie ein Verfah ren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges.
Eine Getriebeanordnung der oben beschriebenen Art ist bekannt aus dem Dokument DE 10 2016 210 713 A1. Das dort offenbarte Getriebe beinhaltet eine Getriebewelle, eine erste Welle, ein der ersten Welle zugeordnetes erstes Losrad, ein der ersten Welle zugeordnetes erstes anderes Losrad, eine zweite Welle, ein der zweiten Welle zuge ordnetes zweites Losrad und ein der zweiten Welle zugeordnetes zweites anderes Los rad. Die Getriebewelle ist mit der ersten Welle und/oder der zweiten Welle wirkverbind bar. Das Getriebe beinhaltet eine Getriebeausgangswelle, die mit der ersten und der zweiten Welle wirkverbunden ist. Das erste Losrad ist mittels eines ersten Schaltele mentes mit dem ersten anderen Losrad drehfest verbindbar. Bei einem geschlossenen Zustand des ersten Schaltelementes ist wahlweise ein erster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb oder ein sechster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisierbar. Ferner ist das Getriebe in einen Hybrid-Antriebsstrang integrierbar. Das oben beschriebene Getriebe ist generell den sogenannten Doppelkupplungsgetrie ben zuzuordnen. Doppelkupplungsgetriebe stellen seit einigen Jahren eine Alternative zu Wandler-Automatikgetrieben dar. Doppelkupplungsgetriebe weisen eine Doppel kupplungsanordnung auf, die eingangsseitig mit einer Antriebsmaschine wie einem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Ein Ausgangsglied einer ersten Kupplung der Kupp lungsanordnung ist mit einer ersten Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes verbun den, das typischerweise den geraden oder den ungeraden Vorwärtsgangstufen zuge ordnet ist. Ein Ausgangsglied einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanord nung ist mit einer zweiten Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den anderen Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
Die den Teilgetrieben zugeordneten Gangstufen können in der Regel automatisiert ein- und ausgelegt werden. Im normalen Fährbetrieb ist eine der Reibkupplungen der Dop pelkupplungsanordnung geschlossen. In dem anderen inaktiven Teilgetriebe kann dann eine Anschlussgangstufe vorab geschaltet werden. Durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen kann dann ein Gangwechsel im Wesentlichen ohne Zug kraftunterbrechung durchgeführt werden.
Kraftfahrzeuggetriebe werden in der Regel entweder für den Front-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine kurze axiale Baulänge geachtet wird. Alternativ hierzu werden Getriebe für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine radial kompakte Bauweise geachtet wird.
Bei den Front-Quer-Getrieben sind einer Eingangswellenanordnung häufig zwei achs- parallel angeordnete Vorgelegewellen zugeordnet, so dass der Leistungsfluss entweder von der Eingangswellenanordnung über die eine Vorgelegewelle oder über die andere Vorgelegewelle erfolgen kann. Die Vorgelegewellen sind dabei auch als Ausgangswel len ausgebildet und stehen in der Regel beide mit einem Differential zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder in Eingriff. Ein derartiges Getriebe ist bei spielsweise aus dem oben genannten Dokument DE 10 2016 210 713 A1 bekannt ge worden. Ein weiterer Trend auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge ist die sogenannte Hybridisierung. Generell bedeutet dies, dass einem Antriebsmotor in Form einer Ver brennungsmaschine eine elektrische Maschine als weitere Antriebsmaschine zugeord net wird. Hierbei wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unter schieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der elektrischen Maschine an das Getriebe vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen (siehe auch die oben genannte DE 10 2016 210 713 A1 ), eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung anzu ordnen. Um in diesem Fall die elektrische Maschine nicht nur zum Unterstützen des Verbrennungsmotors verwenden zu können, sondern auch einen rein elektromotori schen Fährbetrieb einrichten zu können, ist das Eingangsglied der Doppelkupplungsan ordnung dabei in der Regel über eine Trennkupplung bzw. eine Verbrennungsmotor- Abkoppeleinrichtung mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Die Hybridisierung von Getrieben stellt im Hinblick auf die eingangs genannten Anforde rungen an radialen und/oder axialen Bauraum hohe Anforderungen.
Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Getriebe anordnung, einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, einen verbesserten Hybrid-Antriebsstrang sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Hybrid- Antriebsstranges anzugeben.
Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Getriebeanordnung für einen Kraft fahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Eingangswelle und einer zweiten Eingangswel le, mit einer Vorgelegewelle, mit einem ersten Teilgetriebe, das eine erste Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist, mit ei nem zweiten Teilgetriebe, das eine zweite Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist, und mit einer Brückenkupplung, die dazu ausgebildet ist, das erste und das zweite Teilgetriebe zu koppeln, um wenigstens eine Windungsgangstufe einzurichten.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die ein an den Verbrennungsmotor angebundenes Eingangsglied und zwei Ausgangsglieder aufweist, und mit einer Getriebeanordnung der erfindungsgemäßen Art, wobei die erste und die zweite Eingangswelle jeweils an eines der Ausgangsglieder angebunden sind.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang mit einer Ge triebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einer ersten elektrischen Maschine, die an ein Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung angebunden ist, deren Ausgangsglieder mit der ersten Eingangswelle bzw. der zweiten Eingangswelle verbunden sind, und/oder mit einer zweiten elektrischen Maschine, die an die erste oder an die zweite Eingangswelle angebunden ist.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit dem Schritt, Schaltvorgänge der unsynchronisierten Schaltkupplungen mittels der ersten elektrischen Maschine und/oder mittels der zweiten elektrischen Maschine zu synchronisieren.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung sind die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die erste Eingangswelle vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet ist und wobei die zweite Eingangswelle vorzugsweise als Innenwelle angeordnet ist. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise genau eine Vorgelegewelle auf. Vorzugsweise ist die eine Vorgele gewelle gleichzeitig eine Ausgangswelle der Getriebeanordnung. Vorzugsweise ist die Vorgelegewelle zu diesem Zweck mit einem Abtriebsrad verbunden, das dazu ausge bildet ist, eine Leistungsverteilungsanordnung wie ein Differential anzutreiben.
Unter schaltbaren Radsätzen werden vorliegend Radsätze verstanden, die ein Losrad und ein Festrad aufweisen, die miteinander kämmend in Eingriff stehen, und die mittels einer zugeordneten Schaltkupplung schaltbar sind. Bei einem geschalteten Radsatz ist das Losrad dieses Radsatzes mit der zugeordneten Welle drehfest verbunden. Die Radsätze sind vorzugsweise Stirnradsätze, die vorzugsweise jeweils eine der zwei Ein gangswellen und die Vorgelegewelle miteinander verbinden. Jedem Radsatz ist vorzugsweise eine reguläre Vorwärtsgangstufe zugeordnet, das heißt eine feste Übersetzung. Unter einer regulären Vorwärtsgangstufe wird eine Vor wärtsgangstufe verstanden, die durch Schließen einer einzelnen Schaltkupplung bzw. eines einzelnen Schaltelementes in den Leistungsfluss schaltbar ist.
Mittels der Brückenkupplung kann hingegen wenigstens eine Windungsgangstufe ein gerichtet werden. Die wenigstens eine Windungsgangstufe ist vorzugsweise eine Vor- wärts-Windungsgangstufe. Bei dem Einrichten einer Windungsgangstufe fließt Leistung von dem ersten Teilgetriebe zu dem zweiten Teilgetriebe oder umgekehrt. Zum Einrich ten einer Windungsgangstufe ist generell die Brückenkupplung zu schließen sowie eine weitere Schaltkupplung bzw. ein weiteres Schaltelement. Mit anderen Worten sind zum Einrichten einer Windungsgangstufe in der Regel wenigstens zwei Schaltelemente zu schließen, im Gegensatz zu einer regulären Vorwärtsgangstufe, bei der nur ein Schalt element zu schließen ist.
Das erste Teilgetriebe ist in einer bevorzugten Ausführungsform den geraden Vorwärts gangstufen zugeordnet, und in einer alternativen Ausführungsform den ungeraden Gangstufen. In entsprechender weise ist das zweite Teilgetriebe in einer bevorzugten Variante den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet, und in einer alternativen Aus führungsform den geraden Gangstufen.
Die Getriebeanordnung ist vorzugsweise mit einer Doppelkupplungsanordnung verbun den, wobei die erste Eingangswelle vorzugsweise mit einer Kupplung der Doppelkupp lungsanordnung verbunden ist, und wobei die andere Eingangswelle vorzugsweise mit der anderen Kupplung der Doppelkupplungsanordnung verbunden ist.
Unter einer Anbindung oder einer Verbindung wird vorliegend verstanden, dass eine rotatorisch feste Kopplung eingerichtet wird, also eine Wirkverbindung, bei der die mit einander verbundenen bzw. angebundenen Elemente mit einer proportionalen Drehzahl drehen.
Bei dem Hybrid-Antriebsstrang weist die elektrische Maschine in der Regel einen Rotor und einen Stator auf. Der Stator ist in der Regel gehäusefest. Der Rotor ist in einer Aus- führungsform drehfest mit einer Welle der Getriebeanordnung verbunden, beispielswei se mit einem Wellenabschnitt eines Eingangsgliedes der Doppelkupplungsanordnung. Alternativ hierzu kann der Rotor mit einem Motorritzel verbunden sein, das Teil eines Maschinenkoppelradsatzes ist, um Leistung auf eine Welle zu übertragen, und zwar mittels eines Stirnradsatzes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Getriebeanordnung Synchron- Schaltelemente bzw. -Schaltkupplungen beinhalten, die als Reibkupplungen ausgebil det sind. Derartige Schaltelemente sind typischerweise durch Sperr-Synchronisierungen realisiert. Bei dem Hybrid-Antriebsstrang können jedoch einige Schaltelemente auch durch nicht synchronisierte Schaltelemente bzw. Klauenkupplungen realisiert sein, die in der Regel erst dann geschaltet werden, wenn eine Synchronisierung der miteinander zu verbindenden Glieder stattgefunden hat, wobei die Synchronisierung insbesondere durch die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine erfolgt.
Mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist es möglich, Funktionalitäten, wie sie aus dem Dokument DE 10 2016 210 713 A1 bekannt sind, mittels nur einer einzelnen Anbindung an eine Leistungsverteilungseinrichtung (z.B. Differential) zu realisieren. Auf diese Art und Weise kann Bauraum geschaffen werden, und zwar insbesondere zum Integrieren wenigstens einer elektrischen Maschine zur Einrichtung eines Hybrid- Antriebsstranges, insbesondere zur Anbindung einer elektrischen Maschine auf achspa- rallele Art und Weise, derart, dass die elektrische Maschine über einen Maschinenkop pelradsatz in Form eines Stirnradsatzes mit der Getriebeanordnung verbunden ist.
In einer bevorzugten Variante ist die Reihenfolge der Elemente ausgehend von dem Eingang der Getriebeanordnung Folgende: Radsatz für eine Vorwärtsgangstufe 2, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 2 und 4, Radsatz für die Vorwärts gangstufe 4, Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3, Schaltkupplungspaket für die Vor wärtsgangstufen 3 und 5, und Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 5.
In einer alternativen Ausführungsform ist die axiale Reihenfolge der Elemente in der Getriebeanordnung Folgende: Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 5, Schaltkupplungs paket für die Vorwärtsgangstufen 5 und 3, Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3, Rad- satz für die Vorwärtsgangstufe 4, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 4 und 2, und Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2.
In bevorzugter Ausgestaltung sind sämtliche Schaltkupplungen an der Vorgelegewelle angeordnet, sie können jedoch auch zumindest teilweise an einer der Eingangswellen angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Brückenkupplung auch an der Vorgelegewelle angeordnet. In ei ner alternativen Ausgestaltung ist die Brückenkupplung an einer weiteren Vorgelege welle angeordnet, die über Koppelradsätze mit dem ersten Teilgetriebe bzw. dem zwei ten Teilgetriebe verbunden ist.
Bei dem Hybrid-Antriebsstrang kann eine elektrische Maschine vor der Doppelkupp lungsanordnung an den Antriebsstrang angebunden werden. In diesem Fall kann die elektrische Maschine zum Boost-Betrieb, zum Starten des Verbrennungsmotors und für eine Reihe anderer Zwecke eingerichtet werden. Bei Bereitstellen einer Verbrennungs- motor-Abkoppeleinrichtung kann auch ein elektromotorischer Fährbetrieb in sämtlichen Fahrstufen erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu wird eine elektrische Maschine an einen Eingang von einem der Teilgetriebe angebunden. In diesem Fall kann ein elektrischer Fährbetrieb über jenes Teilgetriebe erfolgen. Die elektrische Maschine kann jedoch auch zum Boos- ten verwendet werden, sowie in einem generatorischen Betrieb zum Laden einer Batte rie, sowie zum Starten des Verbrennungsmotors etc.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brückenkupplung an der Vorgele gewelle angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann eine radial kompakte Bauweise realisiert werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Brückenkupplung axial zwischen dem ersten Teilge triebe und dem zweiten Teilgetriebe angeordnet ist.
Hierdurch kann die Kopplung der Teilgetriebe konstruktiv einfach realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Brückenkupplung an einer weiteren Vorgelegewelle angeordnet, die über einen ersten Koppel-Radsatz mit dem ersten Teil getriebe gekoppelt ist und die über einen zweiten Koppel-Radsatz mit dem zweiten Teilgetriebe gekoppelt ist.
Die Koppel-Radsätze beinhalten vorzugsweise einen Konstanten-Radsatz, der nicht schaltbar ist, und einen schaltbaren Radsatz, der mittels der Brückenkupplung schaltbar ist.
Durch die Anordnung der Brückenkupplung an einer weiteren Vorgelegewelle kann eine axial kompakte Bauweise realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Brückenkupplung axial außerhalb eines axialen Zwischenraumes zwischen dem ersten Koppel-Radsatz und dem zweiten Kop pel-Radsatz angeordnet ist. Wenigstens einer der Koppel-Radsätze beinhaltet ein Fest rad eines Radsatzes zur Einrichtung einer regulären Vorwärtsgangstufe.
Bevorzugt ist es insgesamt ferner, wenn das erste und/oder das zweite Teilgetriebe je weils genau zwei Radsätze aufweist bzw. aufweisen, die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das erste Teilgetriebe Radsätze für die Vorwärts gangstufen 2 und 4 aufweist oder wenn das erste Teilgetriebe Radsätze für die Vor wärtsgangstufen 3 und 5 aufweist. Ferner ist es bevorzugt, wenn das zweite Teilgetrie be in der obigen ersten Variante zwei Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 aufweist, und in der zweiten Variante Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 2 und 4. Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die Übersetzun gen der Radsätze des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes so aufeinander abge stimmt, dass eine erste Vorwärts-Windungsgangstufe eine kürzere Übersetzung auf weist als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes, die regulären Vor wärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder so, dass eine zweite Vorwärts- Windungsgangstufe eine längere Übersetzung aufweist als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes, die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform wird davon Gebrauch gemacht, dass beim Einrichten einer Windungsgangstufe in der Regel wenigstens zwei Radsätze involviert sind, so dass entweder eine sehr lange oder eine sehr kurze Übersetzung einrichtbar ist. Vorzugs weise ist die erste Vorwärts-Windungsgangstufe die Anfahr-Gangstufe der Getriebean ordnung. Die zweite Vorwärts-Windungsgangstufe ist vorzugsweise die Vorwärtsgang stufe mit der längsten bzw. höchsten Übersetzung, also beispielsweise in dem obigen Fall mit vier Radsätzen eine Übersetzung entsprechend der Vorwärtsgangstufe 6.
Bei dem erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstrang ist es bevorzugt, wenn das Ein gangsglied der Doppelkupplungsanordnung mit einer Verbrennungsmotor- Abkoppeleinrichtung verbunden ist, über die ein Verbrennungsmotor an das Eingangs glied anbindbar ist.
Hierdurch kann für den Fall, dass eine elektrische Maschine an das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung angebunden ist, ein elektrischer Fährbetrieb eingerichtet werden, ohne den Verbrennungsmotor mitschleppen zu müssen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste elektrische Maschine über einen ersten Maschi nenkoppelradsatz an das Eingangsglied angebunden ist und/oder wenn die zweite elektrische Maschine über einen zweiten Maschinenkoppelradsatz an die erste oder an die zweite Eingangswelle angebunden ist.
Auf diese Art und Weise können die elektrische Maschine(n) achsparallel integriert wer den, um auf diese Weise insbesondere in axialer Richtung eine kompakte Bauweise realisieren zu können. Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste elektrische Maschine an das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung angebunden, wobei die zweite elektrische Maschine an die erste oder an die zweite Eingangswelle ange bunden ist, wobei die Radsätze jenes Teilgetriebes, das der zweiten elektrischen Ma schine zugeordnet ist, mittels unsynchronisierter Schaltkupplungen bzw. Klauenkupp lungen schaltbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste elektrische Maschine an das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung angebunden, wobei die zweite elektrische Maschine an die erste oder an die zweite Eingangswelle angebunden ist, und wobei die Doppelkupplungsanordnung eine erste und/oder eine zweite unsynchro- nisierte Schaltkupplung bzw. Klauenkupplung aufweist.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist die Verbren- nungsmotor-Abkoppeleinrichtung eine unsynchronisierte Schaltkupplung bzw. Klauen kupplung auf.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Antriebsstranges;
Fig. 2 einen Antriebsstrang mit einer modifizierten Getriebeanordnung;
Fig. 3 eine Schalttabelle der Antriebsstränge der Figuren 1 und 2;
Fig. 4 eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Antriebsstranges; Fig. 5 eine Abwandlung des in Fig. 2 gezeigten Antriebsstranges;
Fig. 6 eine Abwandlung des Antriebsstranges der Fig. 1 , wobei eine erste elektrische Maschine koaxial in den Antriebsstrang integriert ist;
Fig. 7 eine Modifikation des in Fig. 1 gezeigten Antriebsstranges, wobei eine erste elektrische Maschine über einen Maschinenkoppelradsatz an ein Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung angeschlossen ist;
Fig. 8 eine Modifikation des Antriebsstranges der Fig. 1 , wobei eine zweite elektrische Maschine über einen Maschinenkoppelradsatz an die zweite Eingangswelle an gebunden ist;
Fig. 9 eine Abwandlung des Antriebsstranges der Fig. 1 , wobei eine zweite elektrische Maschine an die erste Eingangswelle angebunden ist;
Fig. 10 eine Abwandlung des Antriebsstranges der Fig. 1 , wobei eine erste elektrische Maschine an ein Eingangsglied einer Doppelkupplungsordnung angebunden ist und wobei eine zweite elektrische Maschine an die zweite Eingangswelle ange bunden ist; und
Fig. 11 eine Abwandlung des Antriebsstranges der Fig. 2, wobei eine erste elektrische Maschine an ein Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung angebunden ist und wobei eine zweite elektrische Maschine an die erste Eingangswelle an gebunden ist.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der mit einem Doppelkupplungsgetriebe 14 verbunden ist, das wiederum ausgangsseitig mit einem Differential 16 verbunden ist, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 18L, 18R verteilbar ist. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist eine Doppelkupplungsanordnung 20 auf, die zwei Kupplungen K1 , K2 beinhaltet. Die Kupplungen K1 , K2 sind vorzugsweise als Reibkupplungen ausgebildet, sofern nichts anderes erwähnt ist, beispielsweise als nasslaufende Lamellenkupplungen.
Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist eine erste Eingangswelle 22 und eine zweite Eingangswelle 24 auf. Die erste Eingangswelle 22 ist als Hohlwelle ausgebildet und ist mit einem Ausgangsglied der Kupplung K2 verbunden. Die zweite Eingangswelle 24 ist konzentrisch zu der ersten Eingangswelle 22 angeordnet und als Innenwelle ausgebil det. Die zweite Eingangswelle 24 ist mit einem Ausgangsglied der Kupplung K1 ver bunden.
Die erste Eingangswelle 22 ist einem ersten Teilgetriebe 26 zugeordnet, das reguläre Vorwärtsgangstufen beinhaltet, vorliegend die regulären Vorwärtsgangstufen 2 und 4. Die zweite Eingangswelle 24 ist einem zweiten Teilgetriebe 28 zugeordnet, das regulä ren ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist, vorliegend den regulären Vorwärts gangstufen 3 und 5.
Die zwei Teilgetriebe 26, 28 sind axial versetzt zueinander angeordnet.
Das erste Teilgetriebe 26 weist einen Radsatz 30 für die reguläre Vorwärtsgangstufe 2 auf, sowie einen Radsatz 32 für die reguläre Vorwärtsgangstufe 4. Das zweite Teilge triebe 28 weist einen Radsatz 34 für die reguläre Vorwärtsgangstufe 3 sowie einen Radsatz 36 für die reguläre Vorwärtsgangstufe 5 auf.
Die Radsätze 30, 32, 34, 36 beinhalten jeweils ein Festrad und ein Losrad und verbin den jeweils eine der Eingangswellen 22, 24 mit einer Vorgelegewelle 40.
Das erste Teilgetriebe 26 weist ein erstes Schaltkupplungspaket 42 mit Schaltelemen ten S5, S4 zum Schalten der regulären Vorwärtsgangstufen 2 und 4 auf. Das zweite Teilgetriebe 28 weist ein zweites Schaltkupplungspaket 44 mit Schaltelementen S2 und S1 zum Schalten der regulären Vorwärtsgangstufen 3 und 5 auf. Die Schaltkupplungspakete 42, 44 sind vorzugsweise an der Vorgelegewelle 40 ange ordnet. In entsprechender Weise sind die Festräder der Radsätze 30, 32, 34, 36 vor zugsweise mit den zugeordneten Eingangswellen 22 bzw. 24 verbunden, und Losräder der Radsätze 30, 32, 34, 36 sind drehbar an der Vorgelegewelle 40 gelagert und mittels der jeweiligen Schaltelemente mit der Vorgelegewelle 40 verbindbar.
Die Vorgelegewelle 40 ist mit einem Abtriebszahnrad 46 verbunden, mittels dessen das Differential 16 angetrieben wird.
Durch Schalten von einem der Schaltelemente S1 , S2, S4, S5 kann jeweils eine regulä re Vorwärtsgangstufe geschaltet werden.
Axial zwischen den zwei Teilgetrieben 26, 28 ist eine Brückenkupplungsanordnung 48 angeordnet, die ein Schaltelement S3 aufweist, das dazu ausgebildet ist, das erste Teilgetriebe 26 und das zweite Teilgetriebe 28 miteinander zu verbinden. Bei Einrichten von regulären Vorwärtsgangstufen ist das Schaltelement S3 der Brückenkupplungsan ordnung 48 generell geöffnet.
Wenn das Schaltelement S3 der Brückenkupplungsanordnung 48 geschlossen wird, und wenn gleichzeitig eines der Schaltelemente S1 , S2, S4, S5 geschlossen wird, kann eine Windungsgangstufe eingerichtet werden, bei der Leistung von einer der Kupplun gen K1 , K2 über das zugeordnete Teilgetriebe, dann über die Brückenkupplungsanord nung 48 zu dem anderen Teilgetriebe und von dort zu der Vorgelegewelle 40 übertra gen wird. Derartige Gangstufen, bei denen das Schaltelement S3 der Brückenkupp lungsanordnung 48 geschlossen ist und eines der weiteren Schaltelemente S1 , S2, S4, S5, werden vorliegend auch als Windungsgangstufen bezeichnet.
Die Übersetzungen der Radsätze 30, 32 des ersten Teilgetriebes 26 und die Überset zungen der Radsätze 34, 36 des zweiten Teilgetriebes 28 sind so aufeinander abge stimmt, dass eine erste Vorwärts-Windungsgangstufe eine kürzere Übersetzung auf weist als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes 26, 28, die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind. Ferner weist eine zweite Vorwärts- Windungsgangstufe eine längere Übersetzung auf als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes, die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
Die Getriebeanordnung, die vorliegend durch die zwei Teilgetriebe 26, 28 sowie das Abtriebsritzel 46 gebildet ist, weist vorzugsweise keine Rückwärtsgangstufe auf. Die Getriebeanordnung aus den Teilgetrieben 26, 28 ist daher vorzugsweise für eine Hybri disierung vorgesehen, bei der eine Rückwärtsgangstufe durch eine elektrische Maschi ne eingerichtet wird, deren Drehrichtung einfach umkehrbar ist (im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor).
Generell ist es auch denkbar, in das erste oder in das zweite Teilgetriebe 28 einen Radsatz für eine Rückwärtsgangstufe zu integrieren, wozu dann in der Regel jedoch ein weiteres Schaltelement notwendig ist. Vorliegend ist vorteilhaft, dass die Schaltelemen te S1 bis S5 mittels nur drei Aktuatoren betätigbar sind.
Die Getriebeanordnung weist einen einfachen Aufbau auf und eine kompakte Bauwei se. Durch geschickte Anordnung der Radsätze ergeben sich geringe Bauteilbelastun gen. Insbesondere ist der Radsatz mit der kürzesten Übersetzung (der Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2) benachbart zu einem axialen Ende der Getriebeanordnung ange ordnet, also dort, wo eine Lagerung der Wellen 22, 24, 40 erfolgt.
Dadurch, dass nur die niedrigste und die höchste Vorwärtsgangstufe als Windungs gangstufe realisiert sind, ergeben sich auch geringe Getriebeverluste. Es ergibt sich ein guter Verzahnungswirkungsgrad. Auch die Übersetzungsreihe kann sehr gut realisiert werden.
Nachstehend werden weitere Ausführungsformen von Antriebsstränge beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 ent sprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Fig. 2 zeigt einen modifizierten Antriebsstrang 10', bei dem das erste Teilgetriebe 26' Radsätze 34', 36' für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 aufweist, sowie das Schaltkupp- lungspaket 44'. In entsprechender weise weist das zweite Teilgetriebe 28' Rad sätze 30', 32' für die regulären Vorwärtsgangstufen 2 und 4 auf, sowie ein Schaltkupp lungspaket 48'. Die Brückenkupplungsanordnung 48' ist durch eine vergleichbare An ordnung realisiert, bei der die Reibkörper des Schaltelementes S3 auf der dem zweiten Teilgetriebe 28' zugewandten Seite einer Schaltmuffe angeordnet sind.
Bei den Antriebssträngen 10, 10' sind die Schaltelemente jeweils als synchronisierte Schaltelemente ausgebildet, insbesondere in Form von sogenannten Sperr
synchronisierungen.
Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle für die Vorwärtsgangstufen V1 bis V6.
Beispielsweise wird die Vorwärtsgangstufe V1 eingerichtet, indem die Kupplung K1 der Doppelkupplungsanordnung 20 geschlossen wird, sowie das Schaltelement S3 der Brückenkupplungsanordnung 48 und das Schaltelement S5 des Radsatzes 30 für die reguläre Vorwärtsgangstufe 2.
Zum Einlegen der Vorwärtsgangstufe V2 bleibt das Schaltelement S5 geschlossen. Das Schaltelement S3 sowie die Kupplung K1 werden geöffnet und die Kupplung K2 wird geschlossen.
Entsprechend sind in der Vorwärtsgangstufe V3 die Kupplung K1 und das Schalt element S2 geschlossen. Für die Vorwärtsgangstufe V4 sind die Kupplung K2 und das Schaltelement S4 geschlossen. Für die Vorwärtsgangstufe V5 sind die Kupplung K1 und das Schaltelement S1 geschlossen.
Für die Vorwärtsgangstufe V6 sind die Kupplung K2, das Schaltelement S2 und das Schaltelement S3 der Brückenkupplungsanordnung 48 geschlossen.
Die Schalttabelle der Fig. 3 gilt für beide Antriebsstränge 10, 10' der Fig. 1 und 2.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen von Antriebssträngen erläutert, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise den oben beschriebenen Antriebssträngen ent- sprechen und auf der gleichen Schalttabelle basieren wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Fig. 4 zeigt einen Antriebsstrang 10', bei dem die Brückenkupplungsanordnung 48" an einer weiteren Vorgelegewelle 52 angeordnet ist. Die weitere Vorgelegewelle 52 ist pa rallel zu den Eingangswellen und zu der Vorgelegewelle angeordnet und ist mit dem ersten Teilgetriebe 26 über einen ersten Koppelradsatz 54 verbunden. Der erste Kop pelradsatz 54 weist ein an der weiteren Vorgelegewelle 52 drehbar gelagertes Losrad auf, das mit dem Festrad des Radsatzes für die Vorwärtsgangstufe 4 in Eingriff steht bzw. kämmt. Ferner ist die weitere Vorgelegewelle 52 über einen zweiten Koppelrad satz 56 mit dem zweiten Teilgetriebe 28 verbunden. Genauer gesagt weist der zweite Koppelradsatz 56 ein Festrad auf, das mit der weiteren Vorgelegewelle 52 drehfest ver bunden ist und das mit dem Festrad des Radsatzes für die reguläre Vorwärtsgang stufe 3 in Eingriff steht.
Das Schaltelement S3" der Brückenkupplungsanordnung 48" ist axial gesehen außer halb eines axialen Zwischenraumes zwischen dem ersten Koppelradsatz 54 und dem zweiten Koppelradsatz 56 angeordnet. Flierdurch kann eine axial kompakte Bauweise realisiert werden.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10"' gezeigt, der hin sichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10" der Fig. 4 ent spricht. Während bei dem Antriebsstrang 10" der Fig. 4 das Schaltelement S3" in axia ler Überschneidung mit dem ersten Teilgetriebe 26 vorgesehen ist, ist das Schaltele ment S3'" der Brückenkupplungsanordnung 48'" auf der axial gegenüberliegenden Seite der Koppelradsätze 54, 56 angeordnet, also in axialer Überschneidung mit dem zweiten Teilgetriebe 28'. Ferner ist bei dem Antriebsstrang 10'" der Koppelradsatz 54 als Kon- stanten-Radsatz ausgebildet, und der Koppelradsatz 56 ist als schaltbarer Radsatz ausgebildet, und zwar mittels des Schaltelementes S3'".
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10A, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 entspricht. Der Antriebsstrang 10A ist als Hybrid-Antriebsstrang ausgebildet und weist eine erste elekt- rische Maschine 60 auf, die koaxial zu der Eingangswellenanordnung angeordnet ist. Ein Rotor der elektrischen Maschine 60 ist mit einem Eingangsglied der Doppelkupp lungsanordnung 20 verbunden. Das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung 20 ist ferner über eine Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung 62 (als Trennkupplung K0 ausgebildet) mit einem Verbrennungsmotor 12 verbindbar.
Aufgrund der Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung 62 kann ein rein elektrischer Fährbetrieb eingerichtet werden, ohne den Verbrennungsmotor mitschleppen zu müs sen. Bei einem rein elektrischen Fährbetrieb wird die Verbrennungsmotor- Abkoppeleinrichtung 62 geöffnet. In anderen Betriebszuständen, beispielsweise in ei nem Boost-Betrieb oder zum Starten des Verbrennungsmotors wird die Verbrennungs- motor-Abkoppeleinrichtung 62 geschlossen.
Auch bei einem reinen verbrennungsmotorischen Betrieb ist die Abkoppeleinrichtung 62 natürlich geschlossen, um Leistung von dem Verbrennungsmotor zu der Doppelkupp lungsanordnung 20 übertragen zu können.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10A', der eine erste elektrische Maschine 60' aufweist, die achsparallel, also parallel versetzt zu der Ein gangswellenanordnung ausgerichtet ist. Die erste elektrische Maschine 60' ist über ei nen ersten Maschinenkoppelradsatz 66 mit dem Eingangsglied der Doppelkupplungs anordnung 20 verbunden. Auch diese Ausgestaltung kann zu einer kompakten Bauwei se beitragen. Ferner können elektrische Maschinen verwendet werden, die mit sehr ho hen Drehzahlen betrieben werden, da durch den Maschinenkoppelradsatz 66 eine An passung an die Drehzahl des Verbrennungsmotors erfolgen kann. Flierdurch kann die erste elektrische Maschine 60' sehr kompakt ausgebildet werden.
In Fig. 8 zeigt 10A" eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges, bei dem kei ne erste elektrische Maschine vorgesehen ist, jedoch eine zweite elektrische Maschine 70, die über einen zweiten Maschinenkoppelradsatz 72 an die zweite Eingangswelle angebunden ist. Genauer gesagt weist die zweite elektrische Maschine 70 einen Rotor auf, der mit einem Maschinenritzel verbunden ist, das direkt oder über ein Zwischen- zahnrad mit einem Festrad von einem der Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 3 oder 5 in Eingriff steht, vorliegend mit dem Festrad des Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 5.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8 kann die erste elektrische Maschine 60 bzw. die zweite elektrische Maschine 70 in axialer Überschneidung mit wenigstens ei nem Teil der Getriebeanordnung und/oder der Doppelkupplungsanordnung ausgebildet werden, um auf diese Weise eine axial kompakte Bauweise zu erzielen. Die axiale Er streckung der elektrischen Maschine 60' und/oder der elektrischen Maschine 72 ist klei ner als die axiale Länge der Teilgetriebe 26, 28 und der Doppelkupplungsanordnung 20.
In Fig. 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Antriebsstranges 10A'" ge zeigt, bei dem eine zweite elektrische Maschine 70"' über einen zweiten Maschinenrad satz 72'" an das erste Teilgetriebe 26 angebunden ist, und zwar an ein Festrad von ei nem der Radsätze des ersten Teilgetriebes, vorliegend an das Festrad des Radsatzes für die reguläre Vorwärtsgangstufe 2. Die Anbindung kann dabei direkt erfolgen, vor zugsweise jedoch über ein Zwischenzahnrad, was in Fig. 9 (ähnlich wie in Fig. 8) über eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
In Fig. 10 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstranges 10AIV gezeigt. Bei dem Antriebsstrang 10AIV werden im Wesentlichen die Antriebskonzepte der Fig. 8 und 9 miteinander kombiniert. Hierbei weist der Antriebsstrang 10Alveine ers te elektrische Maschine 60' auf, die über einen ersten Maschinenradsatz 66 mit einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung 10AIV verbunden ist. Ferner ist eine zweite elektrische Maschine 70 über einen zweiten Maschinenradsatz 72 mit dem zwei ten Teilgetriebe verbunden, genauer gesagt mit dem Festrad des Radsatzes für die re guläre Vorwärtsgangstufe 5.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10AV dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10AIV der Fig. 10 entspricht. Bei dem Antriebsstrang 10AV ist jedoch die axiale Anordnung der Teilgetrie be 26', 28 vertauscht, und zwar genauso wie bei dem Antriebsstrang 10' der Fig. 2. Hierbei beinhaltet das erste Teilgetriebe 26' die regulären Vorwärtsgangstufen 3 und 5, und das zweite Teilgetriebe 28' beinhaltet die regulären Vorwärtsgangstufen 2 und 4, wobei der zweite Maschinenradsatz 72 an ein Festrad des Radsatzes für die Vorwärts gangstufe 2 angebunden ist.
Bei den Antriebssträngen 10AIV und 10AV ist die erste elektrische Maschine 60' jeweils vorzugsweise axial ausgerichtet mit der Doppelkupplungsanordnung 20v und dem ers ten Teilgetriebe 26 bzw. 26' und erstreckt sich im Wesentlichen von dem Eingangsglied der Doppelkupplungsordnung 20IV bis hin zu der Brückenkupplungsanordnung.
Die zweite elektrische Maschine 70 ist in axialer Richtung zwischen den am weitesten auseinanderliegenden Radsätzen der zwei Teilgetriebe 26, 28 angeordnet, also axial überschneidend mit der Getriebeanordnung, die gebildet ist aus den Teilgetrieben 26, 28.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 und bei den meisten weiteren Ausfüh rungsformen sind die Schaltelemente S1 bis S5 jeweils als Synchron-Schaltelemente bzw. Schaltelemente mit Reibelementen realisiert, insbesondere als Sperr
synchronisierungen.
Bei dem Antriebsstrang der Fig. 8 ist die zweite elektrische Maschine 70 an das zweite Teilgetriebe 28 angebunden. Es ist daher möglich, die Schaltelemente S1" und S2" des Antriebsstranges 10A" als nicht synchronisierte Schaltelemente bzw. als Klauenkupp lungen zu realisieren.
In Fig. 9 ist dies entsprechend dargestellt, wobei hier die zweite elektrische Maschi ne 70'" an das erste Teilgetriebe 26 angebunden ist, so dass es auch möglich ist, die Schaltelemente S4 und S5 als nicht synchronisierte Schaltelemente bzw. Klauenkupp lungen zu realisieren.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 10 und 11 können die Schaltelemente S2", S1" bzw. S4V, S5V des zweiten Teilgetriebes 28, 28', an das die zweite elektrische Maschi ne 70 angebunden ist, als nicht synchronisierte Schaltelemente bzw. Klauenkupplungen ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, die Doppelkupplungsanordnung 20IV der Antriebsstränge der Fig. 10 und 11 durch im Wesentlichen nicht synchronisierte Schalt- elemente bzw. Klauenkupplungen zu realisieren, da eine Synchronisierung gegebenen falls über die erste elektrische Maschine 60' erfolgen kann. Aus dem gleichen Grund kann auch die Verbrennungsmotor-Abtrenneinrichtung 62IV bei den Ausführungsformen der Fig. 10 und 1 1 als ein nicht synchronisiertes Schaltelement bzw. Klauenkupplung K0 ausgebildet werden.
Auch bei den Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 kann die Verbrennungsmotor- Abkoppeleinrichtung 62 als reib- oder formschlüssige Kupplung ausgeführt werden.
Bei sämtlichen Ausführungsformen versteht sich, dass anstelle eines Radsatzes zur Anbindung einer elektrischen Maschine (Maschinenradsätze 60 bzw. 72) jeweils auch Ketten oder Riemen verwendbar sind, um die jeweilige elektrische Maschine anzubin den.
Bei den Ausführungsformen, bei denen nur eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die jeweils an ein Teilgetriebe angebunden ist (Fig. 8 und 9), kann ein rein elektrischer Fährbetrieb jeweils über die Gangstufen erfolgen, die dem zugeordneten Teilgetriebe zugeordnet sind. Beispielsweise kann ein rein elektrischer Fährbetrieb bei der Ausfüh rungsform der Fig. 8 über die Vorwärtsgangstufen 1 , 3 und 5 erfolgen. Bei der Ausfüh rungsform der Fig. 9 kann ein rein elektrischer Fährbetrieb über die Vorwärtsgang stufen 2, 4 und 6 erfolgen. Gangwechsel im rein elektrischen Fährbetrieb sind dann nur zugkraftunterbrochen möglich. Eine Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung ist nicht notwendig, da die elektrische Maschine jeweils über die zugeordnete Doppelkupp lungsanordnung von dem Verbrennungsmotor abgekoppelt werden kann.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 10 und 1 1 , bei denen zwei elektrische Maschinen vorgesehen sind, kann auch im rein elektrischen Fährbetrieb gegebenenfalls ein Gang wechsel unter Erhalt der Zugkraft erfolgen (je nach Größenverhältnis der elektrischen Maschinen zueinander). Bezuqszeichen
10 Antriebsstrang
12 Verbrennungsmotor
14 Doppelkupplungsgetriebe
16 Differential
18 Angetriebene Räder
20 Doppelkupplungsanordnung
22 Erste Eingangswelle
24 Zweite Eingangswelle
26 Erstes Teilgetriebe
28 Zweites Teilgetriebe
30 Radsatz für reguläre Vorwärtsgangstufe 2
32 Radsatz für reguläre Vorwärtsgangstufe 4
34 Radsatz für reguläre Vorwärtsgangstufe 3
36 Radsatz für reguläre Vorwärtsgangstufe 5
40 Vorgelegewelle
42 Erstes Schaltkupplungspaket (2/4)
44 Zweites Schaltkupplungspaket (3/5)
46 Abtriebsritzel
48 Brückenkupplungsanordnung (S3)
52 Weitere Vorgelegewelle
54 Erster Koppel-Radsatz
56 Zweiter Koppel-Radsatz
60 Erste elektrische Maschine
62 Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung
66 Erster Maschinenkoppelradsatz
70 Zweite elektrische Maschine
72 Zweiter Maschinenkoppelradsatz
K1 Zweite Kupplung (20)
K2 Erste Kupplung (20)
51 Schaltelement (5)
52 Schaltelement (3) Schaltelement (48) Schaltelement (4) Schaltelement (2)

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit
- einer ersten Eingangswelle (12) und einer zweiten Eingangswelle (24),
- einer Vorgelegewelle (40),
- einem ersten Teilgetriebe (26), das eine erste Mehrzahl von schaltbaren Rad sätzen (30, 32) zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist,
- einem zweiten Teilgetriebe (28), das eine zweite Mehrzahl von schaltbaren Radsät zen (34, 36) zur Einrichtung einer Anzahl von Gangstufen aufweist,
- einer Brückenkupplung (S3), die dazu ausgebildet ist, das erste und das zweite Teilgetriebe (26, 28) zu koppeln, um wenigstens eine Windungsgangstufe (V1 , V6) einzurichten.
2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Brückenkupplung (S3) an der Vorgelegewelle (40) angeordnet ist.
3. Getriebeanordnung nach Anspruch 2, wobei die Brückenkupplung (S3) axial zwi schen dem ersten Teilgetriebe (26) und dem zweiten Teilgetriebe (28) angeordnet ist.
4. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Brückenkupplung (S3") an einer weiteren Vorgelegewelle (52) angeordnet ist, die über einen ersten Koppel-Rad satz (54) mit dem ersten Teilgetriebe (26) gekoppelt ist und die über einen zweiten Koppel-Radsatz (56) mit dem zweiten Teilgetriebe (28) gekoppelt ist.
5. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, wobei die Brückenkupplung (S3") axial au ßerhalb eines axialen Zwischenraumes zwischen dem ersten Koppel-Radsatz (54) und dem zweiten Koppel-Radsatz (56) angeordnet ist.
6. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und/oder das zweite Teilgetriebe (26, 28) jeweils genau zwei Radsätze aufweist bzw. aufwei sen, die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
7. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Übersetzungen der Radsätze des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes (26, 28) so aufeinander abgestimmt sind, dass eine erste Vorwärts-Windungsgangstufe (V1 ) eine kürzere Übersetzung aufweist als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes (26, 28), die regulären Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder so, dass eine zweite Vorwärts-Windungsgangstufe (V6) eine längere Übersetzung aufweist als alle Radsätze des ersten und des zweiten Teilgetriebes (26, 28).
8. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (12), mit einer Doppelkupplungsanordnung (20), die ein an den Verbrennungsmotor (12) an gebundenes Eingangsglied und zwei Ausgangsglieder aufweist, und mit einer Ge triebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste und die zweite Eingangswelle (22, 24) jeweils an eines der Ausgangsglieder angebunden sind.
9. Hybrid-Antriebsstrang (10A) mit einer Getriebeanordnung nach einem der Ansprü che 1 bis 7 und mit einer ersten elektrischen Maschine (60), die an ein Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung (20) angebunden ist, deren Ausgangsglieder mit der ersten Eingangswelle (22) bzw. der zweiten Eingangswelle (24) verbunden sind, und/oder mit einer zweiten elektrischen Maschine (70), die an die erste oder an die zweite Eingangswelle (22, 24) angebunden ist.
10. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei das Eingangsglied der Doppel kupplungsanordnung (20) mit einer Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung (62) verbunden ist, über die ein Verbrennungsmotor (12) an das Eingangsglied anbindbar ist.
11. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste elektrische Ma schine (60) über einen ersten Maschinenkoppelradsatz (66) an das Eingangsglied angebunden ist und/oder wobei die zweite elektrische Maschine (70) über einen zweiten Maschinenkoppelradsatz (72) an die erste oder an die zweite Eingangswelle (22, 24) angebunden ist.
12. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei die erste elekt rische Maschine (60) an das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung (20) an gebunden ist, wobei die zweite elektrische Maschine (70) an die erste oder an die zweite Eingangswelle (22, 24) angebunden ist und wobei die Radsätze des Teilge triebes, das der zweiten elektrischen Maschine (70) zugeordnet ist, mittels unsyn- chronisierter Schaltkupplungen bzw. Klauenkupplungen (S2", S1"; S4V, S5V) schalt bar sind.
13. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die erste elekt rische Maschine (60) an das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung (20) an gebunden ist, wobei die zweite elektrische Maschine (70) an die erste oder an die zweite Eingangswelle (22, 24) angebunden ist und wobei die Doppelkupplungsan ordnung (20IV) eine erste und/oder eine zweite unsynchronisierte Schaltkupplung bzw. Klauenkupplung aufweist.
14. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Verbren- nungsmotor-Abkoppeleinrichtung (62IV) eine unsynchronisierte Schaltkupplung bzw. Klauenkupplung aufweist.
15. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges (10A) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, mit dem Schritt, Schaltvorgänge der unsynchronisierten Schalt kupplungen mittels der ersten elektrischen Maschine (60) und/oder mittels der zwei ten elektrischen Maschine (70) zu synchronisieren.
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