WO2022048849A1 - Getriebe und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2022048849A1
WO2022048849A1 PCT/EP2021/071761 EP2021071761W WO2022048849A1 WO 2022048849 A1 WO2022048849 A1 WO 2022048849A1 EP 2021071761 W EP2021071761 W EP 2021071761W WO 2022048849 A1 WO2022048849 A1 WO 2022048849A1
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transmission
input shaft
gear
transmission input
drive device
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PCT/EP2021/071761
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Stefan Beck
Martin Brehmer
Fabian Kutter
Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a motor vehicle, which has a first drive device and a second drive device.
  • the invention also relates to a drive train with such a transmission and a motor vehicle with such a drive train.
  • hybrid drives ie drives with several drive devices, in particular of different types, can contribute to reducing the fuel consumption and the pollutant emissions of a motor vehicle.
  • Drive trains with an internal combustion engine and one or more electrical machines as a parallel hybrid or as a mixed hybrid have largely become established.
  • Such hybrid drives have a substantially parallel arrangement of the internal combustion engine and the electric machine in the power flow.
  • a superimposition of the drive torques and control with a purely internal combustion engine drive or purely electric motor drive is made possible.
  • Switch positions with different translations are usually realized in transmissions for such drives, in which only the internal combustion engine drives the motor vehicle, those in which both machines drive the motor vehicle together, and also purely electrical switch positions in which only the electric machine drives the motor vehicle.
  • the switch positions are selected depending on a speed range, a driving situation, the requirements of a driver or the state of charge of a battery.
  • a hybrid drive with an automated transmission for example for a motor vehicle, is known from the document DE 10 2010 030 573 A1.
  • the gear comprises an internal combustion engine, which is drivingly connected to at least a first transmission input shaft, and an electric machine, which is drivingly connected to a second transmission input shaft.
  • the two transmission input shafts are arranged coaxially to one another, and that a gear shifting device in one of its shift positions drives the two transmission input shafts together and shifts a gear in another shift position.
  • the disadvantage here is that the gears assigned to the internal combustion engine can only be combined to a limited extent with the gears assigned to the electric machine. For example, if the electric machine uses the shorter of the two gears assigned to it, the internal combustion engine cannot use the longer of these two gears at the same time.
  • the object of the present invention is to provide a compact transmission and a drive train with better combinability of the gear stages for the respective drive device, with each of the drive devices being able to be used over the widest possible speed range.
  • this object is achieved with a transmission according to claim 1 .
  • the object is also achieved according to a second aspect of the invention with a drive train according to claim 11 and according to a third aspect of the invention with a motor vehicle according to claim 15.
  • Advantageous configurations result from the dependent claims.
  • a transmission according to the first aspect of the invention comprises: a first sub-transmission with a first transmission input shaft and with a second wheel set and a fourth wheel set to form a second and a fourth gear stage; a second sub-transmission with a second transmission input shaft and with a first wheel set to form a first gear; a third partial transmission with a third transmission input shaft and with a third wheel set to form a third gear; at least one countershaft which is drivingly connected to an output, with one gear wheel mounted on the respective transmission input shaft being provided for each wheel set and meshing with one gear wheel mounted on each countershaft, and with the first transmission input shaft being designed to have a driving effect with the first drive device of the motor vehicle and the second transmission input shaft is designed to be drivingly connected to the second drive device of the motor vehicle, and wherein the first transmission input shaft is drivingly effective and detachable by means of the second wheel set and a second gear shifting element and by means of the fourth wheel set and a fifth gear shifting element can be connected to a countershaft,
  • a sub-transmission is understood to be a group of functional parts via which a discrete number of gear ratios between input and output can be implemented.
  • a sub-transmission has a transmission input shaft that can carry drive power, with the drive power being able to be transmitted to one or more countershafts over a number of gears.
  • a shaft is a rotatable component of the transmission for transmitting torque, via which associated components of the transmission are rotationally connected to one another or via which such a connection is established when a corresponding shifting element is actuated.
  • a wheel set is a pairing of two gears, in particular a fixed wheel and a loose wheel, by means of which a transmission input shaft can be effectively connected to a countershaft at a defined ratio and which is intended to transfer the drive power from the drive device to the output with this ratio transferred to.
  • a gear is understood to be a sum of the shift positions of all the shifting elements and clutches in the transmission, which results in an overall transmission as the product of all the individual transmissions.
  • the drive power in a gear is transmitted between the input and output via a specific sequence of parts of the transmission.
  • a countershaft is to be understood as a shaft which runs on a different, preferably parallel axis than the transmission input shafts, with torque being able to be transmitted between the countershaft and the transmission input shafts at at least one point, in particular via wheel sets.
  • a drive-effective connection is a connection between two torque-carrying parts that allows power to be transmitted between the parts. In particular, both parts are stored accordingly.
  • Drive-effective connections are to be understood as meaning both those that have no transmission or intermediate components and those that have a transmission or intermediate components.
  • a detachable connection is understood to be one that can be opened non-destructively after it has been made, in particular in such a way that the connection can be made and released again.
  • the connection can preferably be switch between a defined closed and a defined open state at will.
  • Gears that mesh or mesh with each other transmit speed and torque through their meshing teeth.
  • a switching element is understood to be a connecting part, by means of which two torque-transmitting parts can be connected to one another in a drivingly effective manner.
  • the switching element has at least one open and one closed position, with the switching element in the open position not being able to transmit torque between two parts interacting with the switching element, and with the switching element being able to transmit torque between two parts interacting with the switching element in the closed position . If there is a drive-effective connection between two gear elements, torques and forces or a speed are transmitted from one gear element to the other gear element.
  • a switching element is designed, for example, with a positive or non-positive fit.
  • a clutch is a switching element with which two shafts can be connected to one another.
  • any other gear stage can be selected for the first drive device, i.e. one with the first, second, third or fourth wheel set. If the drive power of the second drive device is transmitted via the third wheel set with the third gear shift element engaged, the drive power of the first drive device can be transmitted in parallel via the second, the third or the fourth wheel set. It is thus created for each speed range or for each driving situation a way to operate the two drive devices in each gear that is optimal for them, with both Drive devices act together on the output. The drive powers of the two drive devices then add up at the latest at the output.
  • the first and the third wheel set can be used independently of the first drive device for the second drive device, which is preferably an electric machine, due to the division of the gear steps between the sub-transmissions.
  • the second gear set has a higher gear ratio than the third gear set.
  • the second drive device can be operated via the third gear set in a middle or upper range of the gear ratios that can be switched via the four gear sets on the transmission and can therefore also be used via the third gear set in a higher speed range.
  • the second drive device can preferably be used in a lower speed range via the first wheel set, which then has a corresponding transmission ratio. With the transmission according to the invention, an advantageous gear step is available for the second drive device in each speed range.
  • the first drive device can be operated via the first gear set by means of the first clutch, and the second drive device can be operated in the gear stages with gear sets of the first transmission input shaft.
  • the gears of the first and second partial transmissions can be used by both drive devices.
  • the transmission according to the invention power shifting between all gear stages is possible, ie shifting without interrupting the drive power at the output.
  • no load shifting elements have to be provided for this purpose, but rather the transmission can be equipped with positively locking shifting elements that are structurally simpler. If one of the two drive devices is switched between two gears, the load can be supported by the other drive device during this time.
  • a powershift element is a shifting element that allows two transmission elements to be connected to one another while drive power is applied to one transmission element, so that after closing the drive power is transmitted to the other transmission element.
  • a load switching element is, for example, as frictional switching element, in particular as a lamellar switching element, executable. A synchronization of the speeds of the transmission elements involved before the closing of a power shift element is not necessary.
  • a positive shift element is one in which two parts mesh and form a form fit for transmitting torque between two transmission elements.
  • a positive-locking element is easier to operate than a power-shift element because no frictional connection has to be established, but the speeds of the transmission elements must be synchronized.
  • a synchronization device is provided for this purpose, or the transmission elements involved are synchronized by an electric machine or an internal combustion engine.
  • a positive-locking shifting element cannot be shifted under load, that is to say when a torque is applied to a transmission element involved.
  • the first gear set has a higher translation than the second gear set and the third gear set has a higher translation than the fourth gear set.
  • the order of the translations corresponds to the naming of the wheelsets.
  • the second drive device can then be operated independently of the first drive device with the highest and the third highest gear ratio. These translations can advantageously be selected in such a way that the widest possible speed range is covered for the second drive device.
  • the third gear that can be addressed by both sub-transmissions completely independently of the shift position in the other sub-transmission. If the third gear shifting element is closed, the first drive device can no longer be operated via the first wheel set.
  • the second drive device is operated in the third gear in areas with increased speed in which the gears available from the second, third and fourth wheel sets for the first drive device are sufficient for its operation. Operation of the first drive device via the first wheel set is usually not required in such a speed range, so that all meaningful gear stages can be realized with the transmission according to the invention.
  • the first transmission input shaft can be connected to the first drive device in a drivingly effective and detachable manner by means of a second clutch. The first drive device can thus be completely decoupled from the transmission and the motor vehicle can be driven solely via the second drive device, in particular also via the gear stages whose wheel sets are formed on the first sub-transmission, ie on the first transmission input shaft.
  • the second clutch is designed to be either non-positive or positive.
  • a positive clutch is structurally simpler, but requires synchronization. With a non-positive clutch, the motor vehicle can be started by means of the first drive device and without being driven by the second drive device, for example when the second drive device is an electric machine and no energy is available for it due to a discharged battery.
  • At least one wheel set is formed by a fixed wheel connected in a rotationally fixed manner to a transmission input shaft or countershaft and a loose wheel rotatably mounted on the countershaft or the transmission input shaft, with the loose wheel being able to be connected in a drivingly effective and detachable manner via an associated gear shifting element to the shaft on which it is mounted.
  • Gears that are rotatably mounted on a shaft and can preferably be connected to this shaft in a rotationally fixed and detachable manner by a switching element are understood to be idler gears, while fixed wheels are gears that are permanently connected in a rotationally fixed manner to a shaft.
  • the gearbox is designed so simple and compact.
  • the third wheel set is preferably formed by a third fixed wheel connected in a rotationally fixed manner to the third transmission input shaft and a fifth fixed wheel connected in a rotationally fixed manner to the countershaft.
  • a loose wheel with switching element can be dispensed with here, since when the third and/or fourth Gear shift element that connect the first and the second transmission input shaft to the third transmission input shaft, always a drive power is to be transmitted via the third gear set. Without a loose wheel with an additional shifting element, the transmission is more compact.
  • two countershafts are formed on the transmission and a fixed wheel mounted on the first transmission input shaft meshes with two idler wheels mounted on different countershafts to form the second and fourth wheel sets.
  • the fixed wheel is used twice and another corresponding fixed wheel can be dispensed with.
  • the transmission can then be designed to be particularly compact.
  • Double switching elements are understood to be those which can connect a first rotatable gear element, in particular a shaft, on the one hand to a first further rotary gear element or on the other hand to a second further rotary gear element. In a neutral position, the first rotatable gear element is not connected to any of the other rotatable gear elements. Accordingly, two switching options can be combined in one switching element with only one actuator instead of using two individual switching elements, which leads to a significant structural simplification. Double switching elements are also smaller than two individual switching elements.
  • the first transmission input shaft is designed to be drivingly connected to a third drive device.
  • this third drive device acts on the fourth fixed wheel of the fourth wheel set.
  • the third drive device is preferably an electric machine.
  • the third drive device can be used to start up the first drive device.
  • the first transmission input shaft can also be synchronized for a shifting operation by means of the third drive device. This is particularly advantageous via the third drive device if this is an electrical machine and the first drive device is an internal combustion engine, since electric machines are better suited for synchronization.
  • the third drive device can be driven by means of the first drive device, which then works as a generator and generates electrical energy in order to drive the second drive device.
  • the second drive device is then operatively connected to the output via the second or third sub-transmission.
  • the energy generated by the third drive device in this operation can alternatively be used in whole or in part to charge an energy store.
  • a third drive device can also be used to drive the motor vehicle, like the first and second drive devices.
  • the third drive device can drive the motor vehicle alone or together with the first and/or second drive device in hybrid switching positions.
  • the second drive device and/or the third drive device are arranged axially parallel to the first drive device. Consequently, either the second drive device and the third drive device are arranged axially parallel to the first drive device or the second drive device is arranged axially parallel to the first drive device or the third drive device is arranged axially parallel to the first drive device.
  • the first drive device is arranged on a main axis, with the second drive device and/or the third drive device preferably being arranged on a respective secondary axis, with the secondary axes each being formed axially parallel to the main axis.
  • the fourth gear shifting element is arranged on the first transmission input shaft between the second and the fourth wheel set.
  • the transmission can thus be made more compact in the axial direction.
  • a passage of the third transmission input shaft through the second fixed wheel of the second wheel set is then provided.
  • at least one of the first, second or fifth gear shifting element is arranged on a countershaft.
  • the gear shifting elements are divided between transmission input shafts and countershafts, an arrangement can be created in which the transmission can be made particularly compact in the axial direction.
  • the second aspect of the invention relates to a drive train for a motor vehicle with a transmission as described above, and with a first drive device for driving the first transmission input shaft and a second drive device for driving the second transmission input shaft.
  • a drive train is of compact design with the transmission according to the invention and offers a high degree of variability of the shift positions, in particular with regard to the combinability of the drive devices.
  • the drive train preferably has a third drive device for driving the first transmission input shaft.
  • the first drive device is particularly preferably an internal combustion engine and the second and/or the third drive device are electrical machines. The advantages described above can be used particularly well with such drive devices.
  • the third aspect of the invention relates to a motor vehicle with a drive train as described above.
  • FIG. 1 shows a drive train according to the invention with a transmission according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the drive train according to the invention according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a shift matrix relating to shift positions for driving by means of the first drive device in a transmission according to the invention as shown in FIG. 1 ;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a shift matrix relating to shift positions for driving by means of the second drive device in a transmission according to the invention as shown in FIG. 1 ;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a shift matrix relating to shift positions for driving by means of the third drive device in a transmission according to the invention as shown in FIG. 1 ;
  • FIG. 6 shows a drive train according to the invention with a transmission according to the invention in a second embodiment
  • FIG. 7 shows a drive train according to the invention with a transmission according to the invention in a third embodiment
  • FIG. 8 shows a motor vehicle according to the invention.
  • the transmission 100 is formed with a first partial transmission with a first transmission input shaft 4.1, a second partial transmission with a transmission input shaft 4.2 and a third partial transmission with a third transmission input shaft 4.3, with a first drive device 19 being connectable to the first transmission input shaft 4.1 by means of a second clutch K2 and a second drive device 20 acts on the second transmission input shaft 4.2. Furthermore, a third drive device 21 also acts on the first transmission input shaft 4.1.
  • the first drive device 19 is designed as an internal combustion engine, while the second drive device 20 and the third drive device 21 are each electrical machines.
  • a second fixed wheel 10.2 and a fourth fixed wheel 10.4 are rotationally arranged on the first transmission input shaft 4.1.
  • the second fixed wheel 10.2 meshes with a second loose wheel 12.2 on a countershaft 11 to form a second wheel set 5.2.
  • the second loose wheel 12.2 can be connected to the countershaft 11 via a second gear shifting element B in a drivingly effective and detachable manner.
  • the fourth fixed wheel 10.4 meshes with a third loose wheel 12.3 on the countershaft 11 to form a fourth wheel set 5.4.
  • the third loose wheel 12.3 can be connected in a drivingly effective and detachable manner to the countershaft 11 via a fifth gear shifting element D.
  • the fourth fixed wheel 10.4 serves as an input element for the third drive device 21 in addition to its participation in the fourth wheel set 5.4.
  • the third drive device 21 drives a gear wheel 18 which meshes with the fourth fixed wheel 10.4.
  • a first fixed wheel 10.1 is arranged in a rotationally fixed manner on the second transmission input shaft 4.2.
  • the first fixed wheel 10.1 meshes with a first loose wheel 12.1 on the countershaft 11 to form a first wheel set 5.1.
  • the first idler wheel 12.1 can be connected in a drivingly and detachably manner to the countershaft 11 via a first gear shifting element A.
  • a sixth fixed wheel 10.6 is arranged on the second transmission input shaft 4.2, via which the second drive device 20 acts on the second partial transmission.
  • the second drive device 20 drives a gear wheel 17 that meshes with the sixth fixed wheel 10.6.
  • a third fixed wheel 10.3 is rotatably mounted, which meshes with a fifth fixed wheel 10.5 on the countershaft 11 to form a third wheel set 5.3.
  • the second transmission input shaft 4.2 can be connected to the third transmission input shaft 4.3 in a drivingly effective and detachable manner by means of a third gear shifting element C1. If this third gear shift element C1 is closed, a drive power applied to the second transmission input shaft 4.2 acts on the output via the third transmission input shaft 4.3 and the third wheel set 5.3.
  • the first transmission input shaft 4.1 is also drivingly effective and detachable with the third transmission input shaft 4.3 by means of a fourth gear shifting element C2 connectable. If this fourth gear shift element C2 is engaged, a drive power applied to the first transmission input shaft 4.1 acts on the output via the third transmission input shaft 4.3 and the third wheel set 5.3.
  • the first transmission input shaft 4.1 can also be connected in a drivingly effective and detachable manner to the second transmission input shaft 4.2 by means of a first clutch K1. If this first clutch K1 is closed, a drive power applied to the first transmission input shaft 4.1 acts on the second transmission input shaft 4.2.
  • the countershaft 11 is drivingly connected to the output via a seventh fixed gear 10.7 that meshes with an output gear 14 .
  • the output wheel 14 acts on a differential 15, which in turn acts on output shafts 16, which can be connected to the wheels of a motor vehicle, for example.
  • the countershaft 11 also has a locking element P in the form of a gear wheel which is non-rotatably connected to the countershaft 11 .
  • a non-illustrated element fixed to the housing for locking the countershaft 11 can engage, so that the motor vehicle is prevented from moving.
  • the second gear shifting element B and the fourth gear shifting element D are designed here as a double shifting element with only one actuator.
  • double switching element either the second idler gear 12.2, the third idler gear 12.3 or neither of the two can be connected to the countershaft 11 in a drive-effective and detachable manner.
  • other or further pairs of gear shifting elements A, B, C1, C2, D and/or clutches K1, K2 can be formed and designed as double shifting elements.
  • the first gear shifting element A and the third gear shifting element C1 are preferably combined in a double shifting element.
  • the first clutch K1 and the fourth gearshift element C2 are also preferably combined in a further double shifting element.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the transmission 100 with the elements described above.
  • the wheel sets 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 and of a wheel set formed from the seventh fixed wheel 10.7 and the output wheel 14 the translations i1, i2, i3, i4, i5 are shown.
  • the translations i1, i2, i3, i4, i5 result from the ratios of the diameters or number of teeth of the gears involved in the wheel sets 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 to one another.
  • a second translation i2 of the second gear set 5.2 is greater than a third translation i3 of the third gear set 5.3.
  • a first translation i1 of the first gear set 5.1 is also greater than the second translation i2 of the second gear set 5.2 and the third translation i3 of the third gear set 5.3 is greater than a fourth translation i4 of the fourth gear set 5.4 .
  • Fig. 3 shows a schematic overview of combustion engine forward gears V1, V2, V3.1, V3.2, V4, which is shown in Fig.1 and Fig. 2 with the transmission 100 for driving by means of the first drive device 19 or im Hybrid operation with the second and / or the third drive device 20, 21 can switch.
  • a respective shifting element or a respective clutch is closed when an “x” is entered and is open when there is no entry, or is in principle irrelevant for the gear stage.
  • first clutch K1 In a first combustion engine forward gear stage V1, the first clutch K1 is closed, the second clutch K2 is closed and the first gearshift element A is closed.
  • the drive power of the first drive device 19 is then transmitted via the second clutch K2, the first transmission input shaft 4.1, the first clutch K1, the second transmission input shaft 4.2, the first wheel set 5.1, the first gear shifting element A and the countershaft 11 to the output.
  • a second combustion engine forward gear V2 In a second combustion engine forward gear V2, the first clutch K1 is open, the second clutch K2 is closed and the second gearshift element B is closed. The drive power of the first drive device 19 is then transmitted via the second clutch K2, the first transmission input shaft 4.1, the second wheel set 5.2, the second gear shifting element B, and the countershaft 11 to the output.
  • the first clutch K1 In a first variant of a third combustion engine forward gear V3.1, the first clutch K1 is closed, the second clutch K2 is closed and the third gearshift element C1 is closed.
  • the drive power of the first drive device 19 is then transmitted via the second clutch K2, the first transmission input shaft 4.1, the first clutch K1, the second transmission input shaft 4.2, the third gear shift element C1, the third transmission input shaft 4.3, the third wheel set 5.3 and the countershaft 11 to the output .
  • the first clutch K1 is open, the second clutch K2 is closed and the fourth gearshift element C2 is closed.
  • the drive power of the first drive device 19 is then transmitted via the second clutch K2, the first transmission input shaft 4.1, the fourth gear shift element C2, the third transmission input shaft 4.3, the third wheel set 5.3 and the countershaft 11 to the output.
  • a fourth combustion engine forward gear V4 the first clutch K1 is open, the second clutch K2 is closed and the fifth gear shift element D is closed.
  • the drive power of the first drive device 19 is then transmitted via the second clutch K2, the first transmission input shaft 4.1, the fourth wheel set 5.4, the fourth gear shift element D and the countershaft 11 to the output.
  • the third drive device 21 can, in addition to the first drive device 19, introduce drive power to the first transmission input shaft 4.1 in the transmission, so that the drive powers of the first and third drive devices 19, 21 summing up in a hybrid operation.
  • the second drive device 20 can also introduce additional drive power into the transmission at the second transmission input shaft 4.2 in all combustion engine forward gears V1, V2, V3.1, V3.2, V4.
  • the drive powers of the first and second drive devices 19, 20 add up to the second transmission input shaft 4.2.
  • the second combustion Forward gear V2 and the fourth combustion engine forward gear V4 is additionally closed for hybrid operation of the first and second drive devices 19, 20, the first gear shifting element A or the third gear shifting element C1, so that the drive power of the second drive device 20 via the first or third wheel set 5.1, 5.3 is transmitted and added to the countershaft 1 1 with the drive power of the first drive device.
  • the first gear shifting element A or the third gear shifting element C1 is likewise additionally closed for hybrid operation of the first and second drive devices 19, 20.
  • the drive powers add up to the countershaft 11, when the third gearshift element C1 is engaged, to the third transmission input shaft 4.3.
  • the load can be supported by the second drive device 20.
  • Fig. 4 shows a schematic overview of electric forward gears E1 .1, E1 .2, which can be switched to the transmission 100 shown in Fig. 1 and Fig. 2 for driving by means of the second drive device 20.
  • a first electric forward gear stage E1 .1 the first clutch K1 is open, the second clutch K2 is open and the first gear shifting element A is closed.
  • the drive power of the second drive device 20 is then transmitted via the second transmission input shaft 4.2, the first wheel set 5.1, the first gear shifting element A and the countershaft 11 to the output.
  • a second electric forward gear stage E1 .2 the first clutch K1 is open, the second clutch K2 is open and the third gear shift element C1 is closed.
  • the drive power of the second drive device 20 is then transmitted via the second transmission input shaft 4.2, the third gear shift element C1, the third transmission input shaft 4.3, the third wheel set 5.3 and the countershaft 11 to the output.
  • the first drive device 19 and/or the third drive device 21 can also be driven off via the first wheel set 5.1 when the first clutch K1 is closed, with the drive power then being combined with the drive power of the second drive device 20 on the second transmission input shaft 4.2 sum up.
  • the first drive device 19 and/or the third drive device 21 can also be driven off via the second, third or fourth wheel set 5.2, 5.3, 5.4 when the second, fourth or fifth gear shift element B, C2, D is engaged, with the drive power then increasing with the drive power of the second drive device 20 on the countershaft 11 add up.
  • the first drive device 19 and/or the third drive device 21 can also be driven off via the third wheel set 5.3 when the fourth gear shifting element C2 is engaged, with the drive power then being combined with the drive power of the second drive device 20 on the third transmission input shaft 4.3 sum up.
  • the first drive device 19 and/or the third drive device 21 can introduce drive power to the second transmission input shaft 4.2 when the first clutch K1 is closed, so that the sum of all drive powers is driven off via the third gearshift element C1 and the third wheel set 5.3.
  • the first drive device 19 and/or the third drive device 21 can also be driven off via the second or fourth wheel set 5.2, 5.4 when the second or fifth gear shifting element B, D is engaged, with the drive power then adding up to the drive power of the second drive device 20 on the countershaft .
  • the load can be supported by the first and/or the third drive device 19, 20.
  • FIG. 5 shows a schematic overview of further electric forward gears E2.1, E2.2, E2.3.1, E2.3.2, E2.4, which are related to those shown in FIG. 1 and FIG Transmission 100 can be switched for the drive by means of the third drive device 21 .
  • the third drive device 21 like the first drive device 19, acts on the first transmission input shaft 4.1, the electric forward gears E2.1, E2.2, E2.3.1, E2.3.2, E2.4 correspond to the combustion engine forward gears V1, V2, V3 .1 , V3.2, V4. A renewed description is therefore dispensed with.
  • the load can be supported by the second drive device 20.
  • FIG. 6 shows a drive train according to the invention with a transmission 200 in a second embodiment.
  • the fourth gear shifting element C2 is arranged between the second fixed wheel 10.2 and the fourth fixed wheel 10.4 on the first transmission input shaft 4.1. This results in a more compact transmission 200 in the axial direction. This requires the third transmission input shaft 4.3 to reach through the second fixed wheel 10.2.
  • the second clutch K2 is designed as a frictional clutch, in contrast to the transmission 100 in the first embodiment.
  • the second clutch K2 can be shifted under load and can therefore be used as a starting clutch for gears that are only operated with the first drive device 19, without the second drive device 20 and/or the third drive device 21 having to be used.
  • the second clutch K2 as a friction clutch, the first drive device 19 by means of the second Start drive device 20 or the third drive device 21 via a swing start.
  • the friction clutch provides protection against stalling of the first drive device 19 when shifting the second clutch K2 and overload protection for all components of the drive train.
  • the drive train includes a transmission 100, 200, 300 and a first drive device 19, a second drive device 20 and a third drive device 21, each of which acts on the transmission 100, 200, 300.
  • the motor vehicle 400 includes an energy store 30, by means of which the second drive device 20 and/or the third drive device 21 are supplied with energy, or which is charged by the second drive device 20 and/or the third drive device 21 when they are operated as a generator.
  • the energy store 30 is preferably a rechargeable battery.

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Abstract

Getriebe (100, 200, 300), umfassend: ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle (4.1) sowie mit einem zweiten Radsatz (5.2) und einem vierten Radsatz (5.4) zum Bilden einer zweiten und einer vierten Gangstufen; ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (4.2) sowie mit einem ersten Radsatz (5.1) zum Bilden einer ersten Gangstufe; ein drittes Teilgetriebe mit einer dritten Getriebeeingangswelle (4.3) sowie mit einem dritten Radsatz (5.3) zum Bilden einer dritten Gangstufe; mindestens eine Vorgelegewelle (11), die antriebswirksam mit einem Abtrieb verbunden ist, wobei je Radsatz (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) ein an der jeweiligen Getriebeeingangswelle (4.1, 4.2, 4.3) gelagertes Zahnrad vorgesehen ist, das mit je einem an einer Vorgelegewelle (11) gelagerten Zahnrad kämmt, wobei die erste Getriebeeingangswelle (4.1) dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit einer ersten Antriebsvorrichtung (19) verbunden zu werden und die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit einer zweiten Antriebsvorrichtung (20) verbunden zu werden, wobei mittels des zweiten Radsatzes (5.2) und eines zweiten Gangschaltelements (B) sowie mittels des vierten Radsatzes (5.4) und eines fünften Gangschaltelements (D) die erste Getriebeeingangswelle (4.1) jeweils antriebswirksam und lösbar mit der Vorgelegewelle (11) verbindbar ist, wobei mittels des ersten Radsatzes (5.1) und eines ersten Gangschaltelements (A) die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) antriebswirksam und lösbar mit der Vorgelegewelle (11) verbindbar ist, wobei mittels eines dritten Gangschaltelements (C1) die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) und mittels eines vierten Gangschaltelements (C2) die erste Getriebeeingangswelle (4.1) jeweils antriebswirksam und lösbar mit der dritten Getriebeeingangswelle (4.3) verbindbar ist, wobei mittels einer ersten Kupplung (K1) die erste Getriebeeingangswelle (4.1) antriebswirksam und lösbar mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4.2) verbindbar ist, und wobei der zweite Radsatz (5.2) eine größere Übersetzung (i2) aufweist als der dritte Radsatz (5.3).

Description

GETRIEBE UND ANTRIEBSSTRANG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG UND KRAFTFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, das eine erste Antriebsvorrichtung und eine zweite Antriebsvorrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
Gattungsgemäße Getriebe, die Antriebsleistung von zwei Antriebsvorrichtungen übertragen und wahlweise summieren, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Sogenannte Hybridantriebe, also Antriebe mit mehreren insbesondere unterschiedlichartigen Antriebsvorrichtungen, können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen eines Kraftfahrzeugs beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer o- der mehreren elektrischen Maschinen als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine auf. Hierbei wird eine Überlagerung der Antriebsmomente sowie eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht. Dabei sind üblicherweise bei Getrieben für solche Antriebe Schaltstellungen mit unterschiedlichen Übersetzungen realisiert, in denen lediglich die Verbrennungskraftmaschine das Kraftfahrzeug antreibt, solche, in denen beiden Maschinen zusammen das Kraftfahrzeug antrieben und auch rein elektrische Schaltstellungen, in denen lediglich die elektrische Maschine das Kraftfahrzeug antreibt. Zwischen den Schaltstellungen wird etwa abhängig von einem Geschwindigkeitsbereich, einer Fahrsituation, den Anforderungen eines Fahrers oder dem Ladezustand einer Batterie gewählt.
Nachteilig weisen derartige Getriebe einen vergleichsweise komplexen Aufbau auf, da beide Antriebsvorrichtungen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf einen Antrieb übertragen. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Getriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.
Aus der Druckschrift DE 10 2010 030 573 A1 ist etwa ein Hybridantrieb mit einem automatisierten Getriebe bekannt, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebe umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, die mit wenigstens einer ersten Getriebeeingangswelle triebverbunden ist, und eine elektrische Maschine, die mit einer zweiten Getriebeeingangswelle triebverbunden ist. Um eine große Variabilität hinsichtlich eines Radsatzkonzeptes sowie der Verteilung und der Anzahl elektrischer und verbrennungsmotorischer Gänge zu ermöglichen, den Konstruktions- und Kostenaufwand gering zu halten und einen effizienten und komfortablen Betrieb zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die beiden Getriebeeingangswellen koaxial zueinander angeordnet sind, und dass eine Gangschaltvorrichtung in einer ihrer Schaltstellungen die beiden Getriebeeingangswellen antriebswirksam miteinander verbindet und in einer anderen Schaltstellung einen Gang schaltet.
Nachteilig ist hierbei, dass die der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Gangstufen sich nur eingeschränkt mit den der elektrischen Maschine zugeordneten Gangstufen kombinieren lassen. Wenn die elektrische Maschine beispielsweise die kürzere der beiden ihr zugeordneten Gangstufen nutzt, kann die Verbrennungskraftmaschine die längere dieser beiden Gangstufen nicht gleichzeitig nutzen.
Vor diesem Hintergrund stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein kompaktes Getriebe und einen Antriebsstrang bereitzustellen mit einer besseren Kombinierbarkeit der Gangstufen für die jeweilige Antriebsvorrichtung, wobei jede der Antriebsvorrichtungen über einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich nutzbar sein soll.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekts mit einem Getriebe nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin gemäß einem zweiten Erfindungsaspekts mit einem Antriebsstrang nach Anspruch 11 sowie gemäß einem dritten Erfindungsaspekts mit einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Getriebe gemäß dem ersten Erfindungsaspekts umfasst: ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle sowie mit einem zweiten Radsatz und einem vierten Radsatz zum Bilden einer zweiten und einer vierten Gangstufen; ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle sowie mit einem ersten Radsatz zum Bilden einer ersten Gangstufe; ein drittes Teilgetriebe mit einer dritten Getriebeeingangswelle sowie mit einem dritten Radsatz zum Bilden einer dritten Gangstufe; mindestens eine Vorgelegewelle, die antriebswirksam mit einem Abtrieb verbunden ist, wobei je Radsatz ein an der jeweiligen Getriebeeingangswelle gelagertes Zahnrad vorgesehen ist, das mit je einem an einer Vorgelegewelle gelagerten Zahnrad kämmt, und wobei die erste Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit der ersten Antriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden und die zweite Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit der zweiten Antriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden, und wobei mittels des zweiten Radsatzes und eines zweiten Gangschaltelements sowie mittels des vierten Radsatzes und eines fünften Gangschaltelements die erste Getriebeeingangswelle jeweils antriebswirksam und lösbar mit einer Vorgelegewelle verbindbar ist, und wobei mittels des ersten Radsatzes und eines ersten Gangschaltelements die zweite Getriebeeingangswelle antriebswirksam und lösbar mit einer Vorgelegewelle verbindbar ist, und wobei mittels eines dritten Gangschaltelements die zweite Getriebeeingangswelle und mittels eines vierten Gangschaltelements die erste Getriebeeingangswelle jeweils antriebswirksam und lösbar mit der dritten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, und wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam und lösbar mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei der zweite Radsatz eine größere Übersetzung aufweist als der dritte Radsatz.
Im Sinne der Erfindung wird als Teilgetriebe eine Gruppe von Funktionsteilen verstanden, über die eine diskrete Anzahl an Übersetzungen zwischen Antrieb und Abtrieb realisierbar ist. Dabei weist ein Teilgetriebe jeweils eine Getriebeeingangswelle auf, die eine Antriebsleistung führen kann, wobei die Antriebsleistung über mehrere Gangstufen an eine oder mehrere Vorgelegewellen übertragbar ist. Unter einer Welle ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zum Übertragen von Drehmomenten zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehtest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird.
Als Radsatz wird eine Paarung aus zwei Zahnrädern, insbesondere einem Fest- und einem Losrad, verstanden, mittels der eine Getriebeeingangswelle mit einer Vorgelegewelle unter einer definierten Übersetzung antriebswirksam verbindbar ist und die dazu vorgesehen ist, die Antriebsleistung von der Antriebsvorrichtung hin zum Abtrieb mit dieser Übersetzung zu übertragen.
Als Gangstufe wird eine Summe aus Schaltstellungen aller Schaltelement und Kupplungen im Getriebe verstanden, die eine Gesamtübersetzung als Produkt aller Einzelübersetzungen ergibt. Dabei wird die Antriebsleistung in einer Gangstufe über eine bestimmte Folge von Teilen des Getriebes zwischen An- und Abtrieb übertragen.
Eine Vorgelegewelle ist als Welle zu verstehen, die auf einer anderen, vorzugsweise parallelen Achse verläuft als die Getriebeeingangswellen, wobei zwischen Vorgelegewelle und Getriebeeingangswellen an zumindest einem Punkt, insbesondere über Radsätze Drehmomente übertragen werden können.
Als antriebswirksame Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Drehmoment führenden Teilen verstanden, die es erlaub, zwischen den Teilen eine Leistung zu übertragen. Insbesondere sind dabei beide Teile entsprechend gelagert. Als antriebswirksame Verbindungen sind sowohl solche zu verstehen, die keine Übersetzung oder Zwischenbauteile aufweisen, als auch solche, die eine Übersetzung oder Zwischenbauteile aufweisen.
Als lösbare Verbindung wird eine solche verstanden, die sich nach ihrem Herstellen zerstörungsfrei öffnen lässt, insbesondere derart, dass das Herstellen und Lösen der Verbindung widerholt werden kann. Bevorzugt lässt sich die Verbindung dabei zwischen einem definierten geschlossenen und einem definierten geöffneten Zustand beliebig wechseln.
Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen oder miteinander kämmen, übertragen über ihre Verzahnungen, die ineinandergreifen, eine Drehzahl und ein Drehmoment.
Als Schaltelement wird ein Verbindungsteil verstanden, mittels dem zwei Drehmoment übertragende Teile antriebswirksam miteinander verbunden werden können. Das Schaltelement weist zumindest eine geöffnete und einen geschlossene Stellung auf, wobei das Schaltelement in der geöffneten Stellung kein Drehmoment zwischen zwei mit dem Schaltelement zusammenwirkenden Teilen übertragen kann, und wobei das Schaltelement in der geschlossenen Stellung ein Drehmoment zwischen zwei mit dem Schaltelement zusammenwirkenden Teilen übertragen kann. Sofern eine antriebswirksame Verbindung zwischen zwei Getriebeelementen besteht, werden Drehmomente und Kräfte bzw. eine Drehzahl von einem Getriebeelement auf das andere Getriebeelement übertragen. Ein Schaltelement ist beispielsweise form- oder kraftschlüssig ausgebildet.
Eine Kupplung ist ein Schaltelement, mit dem zwei Wellen miteinander verbindbar sind.
Mit einem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildeten Getriebe ist es vorteilhaft möglich, für die erste Antriebsvorrichtung weitestgehend unabhängig von der zweiten Antriebsvorrichtung eine Gangstufe zu wählen. Wird die Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung über den ersten Radsatz bei geschlossenem ersten Gangschaltelement übertragen, ist für die erste Antriebsvorrichtung eine beliebige andere Gangstufe wählbar, also eine solche mit dem ersten, dem zweiten, dem dritten oder dem vierten Radsatz. Wird die Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung über den dritten Radsatz bei geschlossenem dritten Gangschaltelement übertragen, ist die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung parallel über den zweiten, den dritten oder den vierten Radsatz übertragbar. Es ist so für jeden Geschwindigkeitsbereich bzw. für jede Fahrsituation eine Möglichkeit geschaffen, die beiden Antriebsvorrichtungen in jeweils für sie optimalen Gangstufen zu betreiben, wobei beide Antriebsvorrichtungen gemeinsam auf den Abtrieb wirken. Die Antriebsleistungen der beiden Antriebsvorrichtungen summieren sich dann spätestens am Abtrieb.
Insbesondere vorteilhaft sind durch die Aufteilung der Gangstufen auf die Teilgetriebe der erste und der dritte Radsatz für die zweite Antriebsvorrichtung, die bevorzugt eine elektrische Maschine ist, unabhängig von der ersten Antriebsvorrichtung nutzbar. Erfindungsgemäß weist der zweite Radsatz eine größere Übersetzung auf als der dritte Radsatz. Die zweite Antriebsvorrichtung ist insofern über den dritten Radsatz in einem mittleren oder oberen Bereich der über die vier Radsätze an dem Getriebe schaltbaren Übersetzungen betreibbar und somit über den dritten Radsatz auch in einem höheren Geschwindigkeitsbereich nutzbar. Bevorzugt ist die zweite Antriebsvorrichtung über den ersten Radsatz, der dann eine entsprechende Übersetzung aufweist, in einem unteren Geschwindigkeitsbereich nutzbar. Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe steht für die zweite Antriebsvorrichtung insofern in jedem Geschwindigkeitsbereich eine vorteilhafte Gangstufe zur Verfügung.
Mittels der ersten Kupplung ist die erste Antriebvorrichtung über den ersten Radsatz betreibbar und die zweite Antriebsvorrichtung kann in den Gangstufen mit Radsätzen der ersten Getriebeeingangswelle betrieben werden. Es sind insofern die Gänge des ersten und zweiten Teilgetriebes von beiden Antriebsvorrichtungen nutzbar.
Vorteilhaft ist mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ein Lastschalten zwischen allen Gangstufen möglich, also ein Schalten, ohne dass die Antriebsleistung am Abtrieb unterbrochen wird. Dazu müssen vorteilhaft keine Lastschaltelemente vorgesehen werden, sondern das Getriebe kann mit baulich einfacheren formschlüssigen Schaltelementen ausgestattet sein. Wird für eine der beiden Antriebsvorrichtungen zwischen zwei Gangstufen geschaltet, ist die Last in dieser Zeit jeweils von der anderen Antriebsvorrichtung stützbar.
Ein Lastschaltelement ist ein Schaltelement, das es erlaubt, zwei Getriebeelemente miteinander zu verbinden, während an dem einen Getriebeelement eine Antriebsleistung anliegt, so dass nach dem Schließen die Antriebsleistung auf das andere Getriebeelement übertragen wird. Ein Lastschaltelement ist beispielsweise als reibschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Lammellenschaltelement, ausführbar. Eine Synchronisation der Drehzahlen der beteiligten Getriebeelementen vor dem Schließen eines Lastschaltelements ist nicht notwendig.
Ein formschlüssiges Schaltelement ist ein solches, bei dem zwei Teile ineinandergreifen und einen Formschluss zum Übertragen eines Drehmoments zwischen zwei Getriebeelementen bilden. Ein Formschlusselement ist einfacher zu betreiben als ein Lastschaltelement, da kein Kraftschluss hergestellt werden muss, bedarf jedoch einer Synchronisation der Drehzahlen der Getriebeelemente. Dazu ist etwa eine Synchronisationsvorrichtung vorgesehen, oder beteiligte Getriebeelemente werden durch eine elektrische Maschine oder eine Verbrennungskraftmaschine synchronisiert. Ein formschlüssiges Schaltelement ist zudem nicht unter Last, also bei an einem beteiligten Getriebeelement anliegenden Drehmoment, schaltbar.
Besonders bevorzugt weist der erste Radsatz eine größere Übersetzung auf als der zweite Radsatz und der dritte Radsatz weist eine größere Übersetzung auf als der vierte Radsatz. Die Reihenfolge der Übersetzungen entspricht also der Benennung der Radsätze. Die zweite Antriebsvorrichtung ist dann mit der größten und der drittgrößten Übersetzung unabhängig von der ersten Antriebsvorrichtung betreibbar. Vorteilhaft können diese Übersetzungen dabei so gewählt werden, dass für die zweite Antriebsvorrichtung ein möglichst weiter Geschwindigkeitsbereich abgedeckt ist.
Weiterhin vorteilhaft ist die dritte Gangstufe diejenige, die von beiden Teilgetrieben gänzlich unabhängig von der Schaltstellung in dem jeweils anderen Teilgetriebe angesprochen werden kann. Ist das dritte Gangschaltelement geschlossen, ist die erste Antriebvorrichtung nicht mehr über den ersten Radsatz betreibbar. Die zweite Antriebsvorrichtung wird in der dritten Gangstufe in Bereichen mit erhöhter Geschwindigkeit betrieben, in denen die von dem zweiten, dritten und vierten Radsatz für die erste Antriebsvorrichtung zur Verfügung stehenden Gangstufen für deren Betrieb ausreichen. Ein Betreiben der ersten Antriebsvorrichtung über den ersten Radsatz wird in einem solchen Geschwindigkeitsbereich üblicherweise nicht benötigt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Getriebe alle sinnvollen Gangstufen realisiert werden können. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle mittels einer zweiten Kupplung antriebswirksam und lösbar mit der ersten Antriebsvorrichtung verbindbar. Die erste Antriebsvorrichtung ist so gänzlich von dem Getriebe abkoppelbar und das Kraftfahrzeug ist allein über die zweite Antriebsvorrichtung antreibbar, insbesondere auch über die Gangstufen, deren Radsätze am ersten Teilgetriebe, also auf der ersten Getriebeeingangswelle ausgebildet sind.
Die zweite Kupplung ist wahlweise kraft- oder formschlüssig ausgebildet. Eine formschlüssige Kupplung ist baulich einfacher, benötigt jedoch eine Synchronisation. Mit einer kraftschlüssigen Kupplung ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs mittels der ersten Antriebsvorrichtung und ohne Antrieb durch die zweite Antriebsvorrichtung möglich, etwa dann, wenn die zweite Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine ist und wegen einer entladenen Batterie keine Energie für diese zur Verfügung steht.
Ein Anfahren über die zweite Antriebsvorrichtung als elektrische Maschine ist auf einfache Weise möglich, indem einer der ihr zugeordneten Gangstufen bei stillstehendem An- und Abtrieb geschlossen wird und die zweite Antriebsvorrichtung im Anschluss anfährt.
Vorzugsweise ist zumindest ein Radsatz durch ein drehfest mit einer Getriebeeingangswelle oder Vorgelegewelle verbundenes Festrad und ein an der Vorgelegewelle oder der Getriebeeingangswelle drehbar gelagertes Losrad gebildet, wobei das Losrad über ein zugeordnetes Gangschaltelement mit der Welle antriebswirksam und lösbar verbindbar ist, an dem es gelagert ist. Als Losräder werden Zahnräder, die drehbar an einer Welle gelagert sind und bevorzugt durch ein Schaltelement drehfest sowie lösbar mit dieser Welle verbunden werden können, verstanden, während Festräder solche Zahnräder sind, die dauerhaft drehfest mit einer Welle verbunden sind. Das Getriebe ist so einfach und kompakt aufgebaut.
Weiterhin vorzugsweise ist der dritte Radsatz durch ein drehfest mit der dritten Getriebeeingangswelle verbundenes drittes Festrad und ein drehfest mit der Vorgelegewelle verbundenes fünftes Festrad gebildet. Hier kann auf ein Losrad mit Schaltelement verzichtet werden, da bei geschlossenem dritten und/oder vierten Gangschaltelement, die die erste bzw. die zweite Getriebeeingangswelle mit der dritten Getriebeeingangswelle verbinden, immer eine Antriebsleistung über den dritten Radsatz übertragen werden soll. Ohne ein Losrad mit einem weiteren Schaltelement ist das Getriebe kompakter aufgebaut.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei Vorgelegewellen an dem Getriebe ausgebildet und ein an der ersten Getriebeeingangswelle gelagertes Festrad kämmt mit zwei an unterschiedlichen Vorgelegewellen gelagerten Losrädern zum Bilden des zweiten und des vierten Radsatzes. Das Festrad wird insofern doppelt genutzt und auf ein weiteres entsprechendes Festrad kann verzichtet werden. Das Getriebe ist dann besonders kompakt ausbildbar.
Weiterhin bevorzugt ist zumindest ein Paar Gangschaltelement und/oder Kupplungen in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Als Doppelschaltelemente werden solche verstanden, die ein erstes drehbares Getriebeelement, insbesondere eine Welle, einerseits mit einem ersten weiteren drehbaren Getriebeelement oder andererseits mit einem zweiten weiteren drehbaren Getriebeelement verbinden können. In einer Neutralstellung ist das erste drehbare Getriebeelement mit keinem der weiteren drehbaren Getriebeelemente verbunden. Es können demnach zwei Schaltoptionen statt mittels zwei einzelner Schaltelemente in einem Schaltelement mit nur einem Aktuator zusammengefasst werden, was zu einer deutlichen baulichen Vereinfachung führt. Doppelschaltelemente bauen zudem kleiner als zwei einzelne Schaltelemente.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet, antriebswirksam mit einer dritten Antriebsvorrichtung verbunden zu werden. Beispielsweise greift diese dritte Antriebsvorrichtung an dem vierten Festrad des vierten Radsatzes an. Bevorzugt ist die dritte Antriebvorrichtung eine elektrische Maschine.
Die dritte Antriebsvorrichtung ist zum Anfahren der ersten Antriebsvorrichtung nutzbar. Auch kann die erste Getriebeeingangswelle mittels der dritten Antriebsvorrichtung für einen Schaltvorgang synchronisiert werden. Dies ist insbesondere dann über die dritte Antriebsvorrichtung vorteilhaft, wenn diese eine elektrische Maschine ist und die erste Antriebsvorrichtung eine Verbrennungskraftmaschine, da elektrische Maschinen besser zur Synchronisation geeignet sind.
Weiterhin ist die dritte Antriebsvorrichtung mittels der ersten Antriebsvorrichtung antreibbar, wobei diese dann als Generator arbeitet und elektrische Energie erzeugt, um die zweite Antriebsvorrichtung anzutreiben. In einem solchen sogenannten seriellen Betrieb ist dann nur die zweite Antriebsvorrichtung über das zweite oder dritte Teilgetriebe mit dem Abtrieb wirkverbunden. Die von der dritten Antriebsvorrichtung in diesem Betrieb erzeugte Energie ist alternativ ganz oder teilweise zum Aufladen eines Energiespeichers nutzbar.
Eine dritte Antriebsvorrichtung ist zudem zum Antreiben des Kraftfahrzeugs nutzbar, wie die erste und zweite Antriebsvorrichtung auch. Die dritte Antriebsvorrichtung kann das Kraftfahrzeug alleinstehend oder in hybridischen Schaltstellungen mit der ersten und/oder zweiten Antriebsvorrichtung zusammen antreiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweite Antriebsvorrichtung und/oder die dritte Antriebsvorrichtung achsparallel zur ersten Antriebsvorrichtung angeordnet. Mithin sind entweder die zweite Antriebsvorrichtung und die dritte Antriebsvorrichtung achsparallel zur ersten Antriebsvorrichtung angeordnet oder die zweite Antriebsvorrichtung ist achsparallel zur ersten Antriebsvorrichtung angeordnet oder die dritte Antriebsvorrichtung ist achsparallel zur ersten Antriebsvorrichtung angeordnet. Die erste Antriebsvorrichtung ist auf einer Hauptachse angeordnet, wobei die zweite Antriebsvorrichtung und/oder die dritte Antriebsvorrichtung vorzugsweise auf jeweils einer Nebenachse angeordnet sind, wobei die Nebenachsen jeweils achsparallel zur Hauptachse ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist das vierte Gangschaltelement an der ersten Getriebeeingangswelle zwischen dem zweiten und dem vierten Radsatz angeordnet. Das Getriebe kann so in axialer Richtung kompakter ausgebildet werden. Es ist dann ein Durchgriff der dritten Getriebeeingangswelle durch das zweite Festrad des zweiten Radsatzes vorgesehen. In noch einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eines aus erstem, zweiten o- der fünften Gangschaltelement an einer Vorgelegewelle angeordnet. Insbesondere bei einer Aufteilung der Gangschaltelemente auf Getriebeeingangswellen und Vorgelegewellen ist eine Anordnung schaffbar, in der das Getriebe in axialer Richtung besonders kompakt gestaltbar ist.
Der zweite Erfindungsaspekt betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem vorbeschriebenen Getriebe, sowie mit einer ersten Antriebsvorrichtung zum Antreiben der ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Antriebsvorrichtung zum Antreiben der zweiten Getriebeeingangswelle. Ein solcher Antriebsstrang ist mit dem erfindungsgemäßen Getriebe kompakt ausgebildet und bietet eine hohe Variabilität der Schaltstellungen, insbesondere hinsichtlich einer Kombinierbarkeit der Antriebsvorrichtungen.
Bevorzugt weist der Antriebsstrang eine dritte Antriebsvorrichtung zum Antreiben der ersten Getriebeeingangswelle auf. Besonders bevorzugt ist die erste Antriebsvorrichtung eine Verbrennungskraftmaschine und die zweite und/oder die dritten Antriebsvorrichtung sind elektrische Maschinen. Die vorbeschriebenen Vorteile sind mit solchen Antriebsvorrichtungen besonders gut nutzbar.
Der dritte Erfindungsaspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem vorbeschriebenen Antriebsstrang.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Getriebe in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebsstrang gemäß Figur 1 ; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schaltmatrix betreffend Schaltstellungen zum Antrieb mittels der ersten Antriebsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schaltmatrix betreffend Schaltstellungen zum Antrieb mittels der zweiten Antriebsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Schaltmatrix betreffend Schaltstellungen zum Antrieb mittels der dritten Antriebsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß Fig. 1 ;
Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Getriebe in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Getriebe in einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem Getriebe 100 in einer ersten Ausführungsform. Das Getriebe 100 ist mit einem ersten Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle 4.1 , einem zweiten Teilgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle 4.2 und einem dritten Teilgetriebe mit einer dritten Getriebeeingangswelle 4.3 ausgebildet, wobei eine erste Antriebsvorrichtung 19 mittels einer zweite Kupplung K2 mit der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 verbindbar ist und eine zweite Antriebsvorrichtung 20 an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 angreift. Weiterhin greift eine dritte Antriebvorrichtung 21 ebenfalls an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 an. Die erste Antriebvorrichtung 19 ist als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, während die zweite Antriebsvorrichtung 20 und die dritte Antriebsvorrichtung 21 jeweils elektrische Maschinen sind. An der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 sind ein zweites Festrad 10.2 und ein viertes Festrad 10.4 drehtest angeordnet. Das zweite Festrad 10.2 kämmt mit einem zweiten Losrad 12.2 an einer Vorgelegewelle 11 zum Ausbilden eines zweiten Radsatzes 5.2. Das zweite Losrad 12.2 ist über ein zweites Gangschaltelement B mit der Vorgelegewelle 11 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Das vierte Festrad 10.4 kämmt mit einem dritten Losrad 12.3 an der Vorgelegewelle 11 zum Ausbilden eines vierten Radsatzes 5.4. Das dritte Losrad 12.3 ist über ein fünftes Gangschaltelement D mit der Vorgelegewelle 1 1 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Das vierte Festrad 10.4 dient neben seiner Beteiligung an dem vierten Radsatz 5.4 als Eingangselement für die dritte Antriebsvorrichtung 21 . Die dritte Antriebsvorrichtung 21 treibt dafür ein Zahnrad 18 an, das mit dem vierten Festrad 10.4 kämmt.
An der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 ist ein erstes Festrad 10.1 drehfest angeordnet. Das erste Festrad 10.1 kämmt mit einem ersten Losrad 12.1 an der Vorgelegewelle 11 zum Bilden eines ersten Radsatzes 5.1. Das erste Losrad 12.1 ist über ein erstes Gangschaltelement A mit der Vorgelegewelle 1 1 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Weiterhin ist an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 ein sechstes Festrad 10.6 angeordnet, über das die zweite Antriebsvorrichtung 20 auf das zweite Teilgetriebe wirkt. Dazu treibt die zweite Antriebsvorrichtung 20 ein Zahnrad 17 an, dass mit dem sechsten Festrad 10.6 kämmt.
An der dritten Getriebeeingangswelle 4.3 ist ein drittes Festrad 10.3 drehfest gelagert, das mit einem fünften Festrad 10.5 an der Vorgelegewelle 1 1 zum Bilden eines dritten Radsatzes 5.3 kämmt.
Die zweite Getriebeeingangswelle 4.2 ist mittels eines dritten Gangschaltelements C1 mit der dritten Getriebeeingangswelle 4.3 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Ist dieses dritte Gangschaltelement C1 geschlossen, wirkt eine an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 anliegende Antriebsleistung über die dritte Getriebeeingangswelle 4.3 und den dritten Radsatz 5.3 auf den Abtrieb.
Die erste Getriebeeingangswelle 4.1 ist mittels eines vierten Gangschaltelements C2 ebenfalls mit der dritten Getriebeeingangswelle 4.3 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Ist dieses vierte Gangschaltelement C2 geschlossen, wirkt eine an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 anliegende Antriebsleistung über die dritte Getriebeeingangswelle 4.3 und den dritten Radsatz 5.3 auf den Abtrieb.
Die erste Getriebeeingangswelle 4.1 ist weiterhin mittels einer ersten Kupplung K1 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 antriebswirksam und lösbar verbindbar. Ist diese erste Kupplung K1 geschlossen, wirkt eine an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 anliegende Antriebsleistung auf die zweite Getriebeeingangswelle 4.2.
Die Vorgelegewelle 11 ist über ein siebtes Festrad 10.7, dass mit einem Abtriebsrad 14 kämmt, antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden. Das Abtriebsrad 14 wirkt auf ein Differenzial 15, das seinerseits auf Abtriebswellen 16 wirkt, die etwa mit Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden sein können. Die Vorgelegewelle 11 weist zudem ein Feststellelement P in Form eines mit der Vorgelegewelle 11 drehfest verbundenen Zahnrads auf. In das Feststellelement P kann beispielsweise ein nicht dargestelltes gehäusefestes Element zum Feststellen der Vorgelegewelle 1 1 eingreifen, so dass das Kraftfahrzeug an einer Bewegung gehindert ist.
Das zweite Gangschaltelement B und das vierte Gangschaltelement D sind vorliegend als Doppelschaltelement mit nur einem Aktuator ausgebildet. Mittels des Doppelschaltelements kann entweder das zweite Losrad 12.2, das dritte Losrad 12.3 o- der keines von beiden mit der Vorgelegewelle 1 1 antriebswirksam und lösbar verbunden werden. Weiterhin, jedoch nicht dargestellt, können andere oder weitere Paarrungen von Gangschaltelementen A, B, C1 , C2, D und/oder Kupplungen K1 , K2 gebildet werden und als Doppelschaltelemente ausgebildet werden. Bevorzugt sind in einem Doppelschaltelement das erste Gangschaltelement A und das dritten Gangschaltelement C1 zusammengefasst. Weiterhin bevorzugt sind in einem weiteren Doppelschaltelement die erste Kupplung K1 und das vierte Gangschaltelement C2 zusammengefasst. Wie sich aus dem Folgenden ergibt, ist in den bevorzugten Schaltstellungen immer nur ein an den vorgeschlagenen Doppelschaltelementen beteiligtes Schaltelement gleichzeitig geschlossen, so dass alle Schaltstellungen in einer Ausführung mit Doppelschaltelementen geschaltet werden können. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Getriebes 100 mit den vorbeschriebenen Elementen. Von den Radsätzen 5.1 , 5.2, 5.3, 5.4 sowie von einem aus dem siebten Festrad 10.7 und dem Abtriebsrad 14 gebildeten Radsatz sind jeweils die Übersetzungen i1 , i2, i3, i4, i5 dargestellt. Die Übersetzungen i1 , i2, i3, i4, i5 ergeben sich aus den Verhältnissen der Durchmesser bzw. Zähnezahlen der an den Radsätzen 5.1 , 5.2, 5.3, 5.4 beteiligten Zahnräder zueinander. Erfindungsgemäß ist eine zweite Übersetzung i2 des zweiten Radsatzes 5.2 größer als eine dritte Übersetzung i3 des dritten Radsatzes 5.3. Wie sich auch bereits aus Fig. 1 ergibt, ist zudem eine erste Übersetzung i1 des ersten Radsatzes 5.1 größer als die zweite Übersetzung i2 des zweiten Radsatzes 5.2 und die dritte Übersetzung i3 des dritten Radsatzes 5.3 ist größer als eine vierte Übersetzung i4 des vierten Radsatzes 5.4.
Fig. 3 zeigt eine schematische Übersicht über Verbrenner-Vorwärtsgangstufen V1 , V2, V3.1 , V3.2, V4, die sich mit dem in Fig.1 und Fig. 2 gezeigten Getriebe 100 für den Antrieb mittels der ersten Antriebsvorrichtung 19 oder im hybridischen Betrieb mit der zweiten und/oder der dritten Antriebsvorrichtung 20, 21 schalten lassen. Dabei ist ein jeweiliges Schaltelement bzw. eine jeweilige Kupplung bei eingetragenem „x“ geschlossen und bei keiner Eintragung geöffnet oder für die Gangstufe prinzipiell nicht von Belang.
In einer ersten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V1 ist die erste Kupplung K1 geschlossen, die zweite Kupplung K2 geschlossen und das erste Gangschaltelement A geschlossen. Die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung 19 wird dann über die zweite Kupplung K2, die erste Getriebeeingangswelle 4.1 , die erste Kupplung K1 , die zweite Getriebeeingangswelle 4.2, den ersten Radsatz 5.1 , das erste Gangschaltelement A und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen.
In einer zweiten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V2 ist die erste Kupplung K1 offen, die zweite Kupplung K2 geschlossen und das zweite Gangschaltelement B geschlossen. Die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung 19 wird dann über die zweite Kupplung K2, die erste Getriebeeingangswelle 4.1 , den zweiten Radsatz 5.2, das zweite Gangschaltelement B, und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen. In einer ersten Variante einer dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V3.1 ist die erste Kupplung K1 geschlossen, die zweite Kupplung K2 geschlossen und das dritte Gangschaltelement C1 geschlossen. Die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung 19 wird dann über die zweite Kupplung K2, die erste Getriebeeingangswelle 4.1 , die erste Kupplung K1 , die zweite Getriebeeingangswelle 4.2, das dritte Gangschaltelement C1 , die dritte Getriebeeingangswelle 4.3, den dritten Radsatz 5.3 und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen.
In einer zweiten Variante einer dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V3.2 ist die erste Kupplung K1 offen, die zweite Kupplung K2 geschlossen und das vierte Gangschaltelement C2 geschlossen. Die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung 19 wird dann über die zweite Kupplung K2, die erste Getriebeeingangswelle 4.1 , das vierte Gangschaltelement C2, die dritte Getriebeeingangswelle 4.3, den dritten Radsatz 5.3 und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen.
In einer vierten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V4 ist die erste Kupplung K1 offen, die zweite Kupplung K2 geschlossen und das fünfte Gangschaltelement D geschlossen. Die Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung 19 wird dann über die zweite Kupplung K2, die erste Getriebeeingangswelle 4.1 , den vierten Radsatz 5.4, das vierte Gangschaltelement D und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen.
In allen Verbrenner-Vorwärtsgangstufen V1 V2, V3.1 , V3.2, V4 kann die dritte Antriebsvorrichtung 21 zusätzlich zu der ersten Antriebsvorrichtung 19 eine Antriebsleistung an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 in das Getriebe einbringen, so dass sich die Antriebsleistungen der ersten und dritten Antriebsvorrichtungen 19, 21 in einem hybridischen Betrieb summieren.
Auch kann die zweite Antriebsvorrichtung 20 in allen Verbrenner-Vorwärtsgangstufen V1 V2, V3.1 , V3.2, V4 eine zusätzliche Antriebsleistung an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 in das Getriebe einbringen. In der erste Verbrenner-Vorwärtsgang- stufe V1 und der ersten Variante der dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V3.1 summieren sich die Antriebsleistungen der ersten und der zweiten Antriebsvorrichtungen 19, 20 an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2. In der zweiten Verbrenner- Vorwärtsgangstufe V2 und der vierten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V4 ist für einen hybridischen Betrieb der ersten und zweiten Antriebsvorrichtungen 19, 20 zusätzlich das erste Gangschaltelement A oder das dritte Gangschaltelement C1 geschlossen, so dass die Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 über den ersten oder dritten Radsatz 5.1 , 5.3 übertragen wird und sich an der Vorgelegewelle 1 1 mit der Antriebsleistung der ersten Antriebsvorrichtung summiert. In der zweiten Variante der dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe V3.2 ist für einen hybridischen Betrieb der ersten und zweiten Antriebsvorrichtungen 19, 20 ebenfalls zusätzlich das erste Gangschaltelement A oder das dritte Gangschaltelement C1 geschlossen. Bei geschlossenem ersten Gangschaltelement A summieren sich die Antriebsleistungen an der Vorgelegewelle 11 , bei geschlossenem dritten Gangschaltelement C1 an der dritten Getriebeeingangswelle 4.3.
Um bei Schaltvorgängen zwischen den Verbrenner-Vorwärtsgangstufen V1 , V2, V3.1 , V3.2, V4 einen Lastabfall an dem Abtrieb zu vermeiden, ist die Last durch die zweite Antriebsvorrichtung 20 stützbar.
Fig. 4 zeigt eine schematische Übersicht über elektrische Vorwärtsgangstufen E1 .1 , E1 .2, die sich mit dem in Fig .1 und Fig. 2 gezeigten Getriebe 100 für den Antrieb mittels der zweiten Antriebsvorrichtung 20 schalten lassen.
In einer ersten elektrischen Vorwärtsgangstufe E1 .1 ist die erste Kupplung K1 offen, die zweite Kupplung K2 offen und das erste Gangschaltelement A geschlossen. Die Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 wird dann über die zweite Getriebeeingangswelle 4.2, den ersten Radsatz 5.1 , das erste Gangschaltelement A und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen.
In einer zweiten elektrischen Vorwärtsgangstufe E1 .2 ist die erste Kupplung K1 offen, die zweite Kupplung K2 offen und das dritte Gangschaltelement C1 geschlossen. Die Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 wird dann über die zweite Getriebeeingangswelle 4.2, das dritte Gangschaltelement C1 , die dritte Getriebeeingangswelle 4.3, den dritten Radsatz 5.3 und die Vorgelegewelle 11 zum Abtrieb übertragen. In der ersten elektrischen Vorwärtsgangstufe E1.1 können die erste Antriebsvorrichtung 19 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 bei geschlossener erster Kupplung K1 ebenfalls über den ersten Radsatz 5.1 abgetrieben werden, wobei sich die Antriebsleistungen dann mit der Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 summieren. Die erste Antriebsvorrichtung 19 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 können auch bei geschlossenem zweiten, vierten oder fünften Gangschaltelement B, C2, D über den zweiten, dritten oder vierten Radsatz 5.2, 5.3, 5.4 abgetrieben werden, wobei sich die Antriebsleistungen dann mit der Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 an der Vorgelegewelle 11 summieren.
In der zweiten elektrischen Vorwärtsgangstufe E1.2 können die erste Antriebsvorrichtung 19 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 bei geschlossenem vierten Gangschaltelement C2 ebenfalls über den dritten Radsatz 5.3 abgetrieben werden, wobei sich die Antriebsleistungen dann mit der Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 an der dritten Getriebeeingangswelle 4.3 summieren. Alternativ können die erste Antriebsvorrichtung 19 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 bei geschlossener erster Kupplung K1 eine Antriebsleistung an der zweiten Getriebeeingangswelle 4.2 einbringen, so dass die Summe aller Antriebsleistungen über das dritte Gangschaltelement C1 und den dritten Radsatz 5.3 abgetrieben wird. Die erste Antriebsvorrichtung 19 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 können auch bei geschlossenem zweiten oder fünften Gangschaltelement B, D über den zweiten oder vierten Radsatz 5.2, 5.4 abgetrieben werden, wobei sich die Antriebsleistungen dann mit der Antriebsleistung der zweiten Antriebsvorrichtung 20 an der Vorgelegewelle summieren.
Um bei Schaltvorgängen zwischen den elektrischen Vorwärtsgangstufen E1.1 , E1.2 einen Lastabfall an dem Abtrieb zu vermeiden, ist die Last durch die erste und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 19, 20 stützbar.
Fig. 5 zeigt eine schematische Übersicht über weitere elektrische Vorwärtsgangstufen E2.1 , E2.2, E2.3.1 , E2.3.2, E2.4, die sich mit dem in Fig .1 und Fig. 2 gezeigten Getriebe 100 für den Antrieb mittels der dritten Antriebsvorrichtung 21 schalten lassen. Da die dritte Antriebsvorrichtung 21 ebenso wie die erste Antriebsvorrichtung 19 an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 angreift, entsprechen die elektrische Vorwärtsgangstufen E2.1 , E2.2, E2.3.1 , E2.3.2, E2.4 den Verbrenner-Vorwärtsgangstufen V1 , V2, V3.1 , V3.2, V4. Auf eine erneute Beschreibung wird daher verzichtet.
Um bei Schaltvorgängen zwischen den elektrische Vorwärtsgangstufen E2.1 , E2.2, E2.3.1 , E2.3.2, E2.4 einen Lastabfall an dem Abtrieb zu vermeiden, ist die Last durch die zweite Antriebsvorrichtung 20 stützbar.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes beschrieben. Dabei wird auf eine erneute Beschreibung bereits beschriebener Merkmale verzichtet und hauptsächlich auf die Unterscheide zu der vorherigen Ausführungsform eingegangen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Merkmale und werden nicht erneut erläutert.
Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem Getriebe 200 in einer zweiten Ausführungsform. Bei dem Getriebe 200 in der zweiten Ausführungsform ist entgegen dem Getriebe 100 in der ersten Ausführungsform das vierte Gangschaltelement C2 zwischen dem zweiten Festrad 10.2 und dem vierten Festrad 10.4 an der ersten Getriebeeingangswelle 4.1 angeordnet. Es ergibt sich so eine in axialer Richtung kompakteres Getriebe 200. Dazu ist ein Durchgriff der dritten Getriebeeingangswelle 4.3 durch das zweite Festrad 10.2 nötig.
Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem Getriebe 300 in einer dritten Ausführungsform. Bei dem Getriebe 300 in der zweiten Ausführungsform ist entgegen dem Getriebe 100 in der ersten Ausführungsform die zweite Kupplung K2 als reibschlüssige Kupplung ausgeführt. Die zweite Kupplung K2 ist in dieser Ausführungsform unter Last schaltbar und kann somit als Anfahrkupplung für Gangstufen, die lediglich mit der ersten Antriebsvorrichtung 19 betrieben werden, genutzt werden, ohne dass die zweite Antriebsvorrichtung 20 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 genutzt werden müssen. Es ist mit der zweiten Kupplung K2 als Reibkupplung zudem auch möglich, die erste Antriebsvorrichtung 19 mittels der zweiten Antriebsvorrichtung 20 oder der dritten Antriebsvorrichtung 21 über einen Schwungstart anzulassen. Weiterhin ist mit der Reibkupplung ein Schutz vor einem Abwürgen der ersten Antriebsvorrichtung 19 beim Schalten der zweiten Kupplung K2 sowie ein Überlastschutz aller Komponenten des Antriebsstrangs gegeben.
Fig. 8 zeigt ein Kraftfahrzeug 400 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang umfasst ein Getriebe 100, 200, 300 sowie eine erste Antriebsvorrichtung 19, eine zweite Antriebsvorrichtung 20 und eine dritte Antriebsvorrichtung 21 , die jeweils auf das Getriebe 100, 200, 300 wirken. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug 400 einen Energiespeicher 30, mittels dem die zweite Antriebsvorrichtung 20 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 mit Energie versorgt werden, oder der durch die zweite Antriebsvorrichtung 20 und/oder die dritte Antriebsvorrichtung 21 bei deren Betrieb als Generator aufgeladen wird. Der Energiespeicher 30 ist vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie.
Bezuqszeichen erste Getriebeeingangswelle zweite Getriebeeingangswelle dritte Getriebeeingangswelle erster Radsatz zweiter Radsatz dritter Radsatz vierter Radsatz erstes Festrad zweites Festrad drittes Festrad viertes Festrad fünftes Festrad sechstes Festrad siebtes Festrad
Vorgelegewelle erstes Losrad zweites Losrad drittes Losrad
Abtriebsrad
Differenzial
Abtriebswelle
Zahnrad
Zahnrad erste Antriebsvorrichtung zweite Antriebsvorrichtung dritte Antriebsvorrichtung
Energiespeicher
Getriebe
Getriebe
Getriebe
Kraftfahrzeug A erstes Gangschaltelement
B zweites Gangschaltelement
C1 drittes Gangschaltelement
C2 viertes Gangschaltelement
D fünftes Gangschaltelement
11 erste Übersetzung
12 zweite Übersetzung
13 dritte Übersetzung
14 vierte Übersetzung
15 fünfte Übersetzung
K1 erste Kupplung
K2 zweite Kupplung
P Feststellelement
V1 erste Verbrenner-Vorwärtsgangstufe
V2 zweite Verbrenner-Vorwärtsgangstufe
V3.1 erste Variante einer dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe
V3.2 zweite Variante einer dritten Verbrenner-Vorwärtsgangstufe
V4 vierte Verbrenner-Vorwärtsgangstufe
E1.1 erste elektrische Vorwärtsgangstufe
E1.2 zweite elektrische Vorwärtsgangstufe
E2.1 erste elektrische Vorwärtsgangstufe
E2.2 zweite elektrische Vorwärtsgangstufe
E2.3.1 erste Variante einer dritten elektrischen Vorwärtsgangstufe
E2.3.2 zweite Variante einer dritten elektrischen Vorwärtsgangstufe
E2.4 vierte elektrische Vorwärtsgangstufe

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (100, 200, 300) für ein Kraftfahrzeug (400), umfassend: ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle (4.1 ) sowie mit einem zweiten Radsatz (5.2) und einem vierten Radsatz (5.4) zum Bilden einer zweiten und einer vierten Gangstufen; ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (4.2) sowie mit einem ersten Radsatz (5.1 ) zum Bilden einer ersten Gangstufe; ein drittes Teilgetriebe mit einer dritten Getriebeeingangswelle (4.3) sowie mit einem dritten Radsatz (5.3) zum Bilden einer dritten Gangstufe; mindestens eine Vorgelegewelle (11 ), die antriebswirksam mit einem Abtrieb verbunden ist, wobei je Radsatz (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) ein an der jeweiligen Getriebeeingangswelle (4.1 , 4.2, 4.3) gelagertes Zahnrad vorgesehen ist, das mit je einem an einer Vorgelegewelle (11 ) gelagerten Zahnrad kämmt, und wobei die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit einer ersten Antriebsvorrichtung (19) des Kraftfahrzeugs (400) verbunden zu werden und die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit einer zweiten Antriebsvorrichtung (20) des Kraftfahrzeugs (400) verbunden zu werden, und wobei mittels des zweiten Radsatzes (5.2) und eines zweiten Gangschaltelements (B) sowie mittels des vierten Radsatzes (5.4) und eines fünften Gangschaltelements (D) die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) jeweils antriebswirksam und lösbar mit einer Vorgelegewelle (11 ) verbindbar ist, und wobei mittels des ersten Radsatzes (5.1 ) und eines ersten Gangschaltelements (A) die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) antriebswirksam und lösbar mit einer Vorgelegewelle (11 ) verbindbar ist, und wobei mittels eines dritten Gangschaltelements (C1 ) die zweite Getriebeeingangswelle (4.2) und mittels eines vierten Gangschaltelements (C2) die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) jeweils antriebswirksam und lösbar mit der dritten Getriebeeingangswelle (4.3) verbindbar ist, und wobei
23 mittels einer ersten Kupplung (K1 ) die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) antriebswirksam und lösbar mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4.2) verbindbar ist, wobei der zweite Radsatz (5.2) eine größere Übersetzung (i2) aufweist als der dritte Radsatz (5.3).
2. Getriebe (100, 200, 300) nach Anspruch 1 , wobei der erste Radsatz (5.1 ) eine größere Übersetzung (i1) aufweist als der zweite Radsatz (5.2) und der dritte Radsatz (5.3) eine größere Übersetzung (i3) aufweist als der vierte Radsatz (5.4).
3. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) mittels einer zweiten Kupplung (K2) antriebswirksam und lösbar mit der ersten Antriebsvorrichtung (19) des Kraftfahrzeugs (400) verbindbar ist.
4. Getriebe (100, 200, 300) nach Anspruch 3, wobei die zweite Kupplung (K2) kraft- oder formschlüssig ausgebildet ist.
5. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Radsatz (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) jeweils durch ein drehfest mit einer Getriebeeingangswelle (4.1 , 4.2, 4.3) oder Vorgelegewelle (11 ) verbundenes Festrad (10.1 , 10.2, 10.3, 10.4, 10.5) und ein an der Vorgelegewelle (11) oder der Getriebeeingangswelle (4.1 , 4.2, 4.3) drehbar gelagertes Losrad (12.1 , 12.2, 12.3) gebildet sind, und wobei das Losrad (12.1 , 12.2, 12.3) über ein zugeordnetes Gangschaltelement (A, B, D) mit der Welle antriebswirksam und lösbar verbindbar ist, an dem es gelagert ist.
6. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Radsatz (5.3) durch ein drehfest mit der dritten Getriebeeingangswelle (4.3) verbundenes drittes Festrad (10.3) und ein drehfest mit der Vorgelegewelle (11) verbundenes fünftes Festrad (10.5) gebildet ist.
7. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Paar Gangschaltelemente (A, B, C1 , C2, D) und/oder Kupplungen (K1 , K2) in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind.
8. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (4.1 ) dazu ausgebildet ist, antriebswirksam mit einer dritten Antriebsvorrichtung (21 ) des Kraftfahrzeugs (400) verbunden zu werden.
9. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vierte Gangschaltelement (C2) an der ersten Getriebeeingangswelle (4.1 ) zwischen dem zweiten und dem vierten Radsatz (5.2, 5.4) angeordnet ist.
10. Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines aus erstem, zweiten oder fünften Gangschaltelement (A, B, D) an einer Vorgelegewelle (11 ) angeordnet ist.
11 . Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug (400) mit einem Getriebe (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie mit einer ersten Antriebsvorrichtung (19) zum Antreiben der ersten Getriebeeingangswelle (4.1 ) und einer zweiten Antriebsvorrichtung (20) zum Antreiben der zweiten Getriebeeingangswelle (4.2).
12. Antriebsstrang nach Anspruch 11 mit einer dritten Antriebsvorrichtung (21 ) zum Antreiben der ersten Getriebeeingangswelle (4.1 ).
13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die erste Antriebsvorrichtung (19) eine Verbrennungskraftmaschine ist und die zweite Antriebsvorrichtung (20) und/oder die dritte Antriebsvorrichtung (21 ) elektrische Maschinen sind.
14. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zweite Antriebsvorrichtung (20) und/oder die dritte Antriebsvorrichtung (21 ) achsparallel zur ersten Antriebsvorrichtung (19) angeordnet sind.
15. Kraftfahrzeug (400) mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
26
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