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DE102015226276A1 - Automatisierte Getriebeanordnung - Google Patents

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DE102015226276A1
DE102015226276A1 DE102015226276.6A DE102015226276A DE102015226276A1 DE 102015226276 A1 DE102015226276 A1 DE 102015226276A1 DE 102015226276 A DE102015226276 A DE 102015226276A DE 102015226276 A1 DE102015226276 A1 DE 102015226276A1
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DE
Germany
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transmission
gear
planetary gear
main
gear set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015226276.6A
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English (en)
Inventor
Johannes Kaltenbach
Johannes GLÜCKLER
Stefan Renner
Rayk GERSTEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Es wird eine automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (1) und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle (3) sowie einer Abtriebswelle (2), und mit einem Hauptgetriebe (HG) mit drei Radebenen (I, II, III) und zumindest vier Schaltelementen (A, B, C, D) vorgeschlagen, wobei das Hauptgetriebe (HG) ein erstes Teilgetriebe mit der elektrisch antreibbaren Antriebswelle (3) als erste Getriebeeingangswelle und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) umfasst, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle (8) zugeordnet ist, und wobei als Radebenen (I, II, III) des Hauptgetriebes (HG) drei Stirnradstufen vorgesehen sind, wobei ein Losrad (6) der zweiten Stirnradstufe (II) durch das dritte Schaltelement (C) des Hauptgetriebes (HG) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) des zweiten Teilgetriebes und/oder durch das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) mit der ersten Getriebeeingangswelle (3) verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2010 030 573 A1 ist ein Hybridantrieb mit einem automatisierten Schaltgetriebe bekannt. Der bekannte Radsatz umfasst zwei Teilgetriebe mit mehreren Radebenen und einer Abtriebskonstante und einer Vorgelegewelle, so dass beispielsweise sechs Vorwärtsgänge und mehrere Rückwärtsgänge schaltbar sind. An einer der Getriebeeingangswellen ist eine elektrische Maschine vorgesehen, während an der anderen Getriebeeingangswelle der Verbrennungsmotor angebunden ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der eine Zugkraftunterstützung im Hybridbetrieb in sämtlichen Übersetzungsstufen möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
  • Somit wird eine automatisierte Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und zumindest einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle sowie einer Abtriebswelle vorgeschlagen. Ferner umfasst die Getriebeanordnung ein Hauptgetriebe mit drei Radebenen und zumindest vier Schaltelementen, wobei das Hauptgetriebe ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten antreibbaren Welle als erste Getriebeeingangswelle und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle umfasst. Den Teilgetrieben ist zumindest eine Vorgelegewelle zugeordnet. Zudem weist das Hauptgetriebe als Radebenen drei Stirnradstufen auf.
  • Ein zugkraftunterbrechungsfreier Hybridbetrieb bei sämtlichen Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes wird dadurch realisiert, dass ein Losrad der zweiten Stirnradstufe durch das dritte Schaltelement des Hauptgetriebes mit der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes und/oder durch das zweite Schaltelement des Hauptgetriebes mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist.
  • Auf diese Weise kann das Losrad der zweiten Stirnradstufe des Hauptgetriebes durch das dritte Schaltelement einerseits mit der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes bzw. mit der verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und andererseits durch das zweite Schaltelement mit der ersten Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes bzw. mit der elektrisch antreibbaren Antriebswelle verbunden werden. Somit ist die zweite Stirnradstufe sowohl für das erste Teilgetriebe als auch für das zweite Teilgetriebe nutzbar. Somit ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung zum Beispiel beim rein elektrischen Fahren in der ersten Gangstufe des Hauptgetriebes der Vorteil, dass der Verbrennungsmotor zugkraftunterbrechungsfrei in der ersten, zweiten oder auch in der dritten Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes zur Zugkraftunterstützung zu gestartet werden kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der ersten Stirnradstufe des Hauptgetriebes die erste Übersetzungsstufe, der zweiten Stirnradstufe des Hauptgetriebes eine zweite bzw. dritte Übersetzungsstufe und der dritten Stirnradstufe des Hauptgetriebes eine dritte bzw. fünfte Übersetzungsstufe zugeordnet sind. Vorzugsweise kann die dritte bzw. fünfte Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes als Abtriebskonstante zum Realisieren des Direktganges ausgeführt werden. Es ist auch denkbar, dass die Zuordnung der Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes bezogen auf die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe des Hauptgetriebes vertauscht werden. Wenn die zweite bzw. dritte Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes der ersten Stirnradstufe des Hauptgetriebes zugeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, dass, wenn der die zweite Übersetzungsstufe ein wichtiger rein elektrischer Fahrgang ist, in diesem Fall sämtliche Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes für den Verbrennungsmotor ohne Zugkraftunterbrechung zu startbar sind.
  • In vorteilhafter Weise kann als Direktgang der höchste Gang des Hauptgetriebes bei Erhalt der Lastschaltbarkeit eingesetzt werden. Dagegen ist bei bekannten Getriebeanordnungen eine Lastschaltbarkeit des Direktganges nur möglich, wenn dieser der zweiten Radebene zugeordnet ist. Diese Einschränkung wird nun erfindungsgemäß durch das dritte Schaltelement aufgehoben. Wenn beispielsweise die vorgeschlagene Getriebeanordnung als 3-Gang-Hauptgetriebe bei einem Fern-Lkw-Gruppengetriebe eingesetzt wird, ergibt sich der Vorteil, dass der Direktgang als höchster Gang des Hauptgetriebes ein hohen Fahranteil aufweist und somit ein guter Wirkungsgrad und keine unerwünschten Verzahnungsbelastungen realisiert werden.
  • Eine Teilgetriebekopplung kann durch ein fünftes Schaltelement bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung realisiert werden. Durch die Teilgetriebekopplung kann der verbrennungsmotorische Antrieb sämtliche Gänge des der elektrischen Maschine zugeordneten Teilgetriebes nutzen und umgekehrt. Zudem kann durch das fünfte Schaltelement die verbrennungsmotorische Antriebswelle mit der elektrisch angetriebenen Antriebswelle, also der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine verbunden werden, ohne dass eine Übersetzung zur Abtriebswelle geschaltet wird. Dadurch kann der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine gestartet werden. Es ist zudem möglich, dass in der Neutralposition, d.h. unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, also auch bei Stillstand des Fahrzeuges, Energie durch die elektrische Maschine erzeugt wird, indem der Verbrennungsmotor die elektrische Maschine antreibt und die elektrische Maschine generatorisch arbeitet.
  • Neben der antriebsseitigen Anordnung des fünften Schaltelementes, beispielsweise radial innerhalb der elektrischen Maschine oder dergleichen ist es auch möglich, das fünfte Schaltelement in das Hauptgetriebe zu integrieren. Hierbei ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Betätigung des fünften Schaltelements mit einem benachbarten Schaltelement zusammenzufassen und somit ein Doppelschaltelement zu bilden. Dies bringt konstruktive Vorteile bezüglich der Aktuatorik.
  • Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass dem Hauptgetriebe ein Planetenradsatz zur Teilgetriebekopplung und/oder zum Realisieren von Rückwärtsgängen vorgeschaltet ist. Der Planetenradsatz kann derart mit dem fünften Schaltelement gekoppelt sein, dass beispielsweise durch Verblockung des Planentenradsatzes die verbrennungsmotorische Antriebswelle und die elektrische Antriebswelle miteinander verbunden werden.
  • Für die vorgenannte funktionale Erweiterung zum Erzeugen von Rückwärtsübersetzungen ist z. B. ein weiteres Schaltelement vorgesehen sein, durch deren Betätigung eine Drehrichtungsumkehr beispielsweise durch Gehäusearretierung eines der Elemente des Planentenradsatzes realisiert wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, wenn die benachbart angeordneten Schaltelemente zur Teilgetriebekopplung und zur Erzeugung von mechanischen Rückwärtsgangübersetzungen als Doppelschaltelement ausgeführt werden, welche durch eine gemeinsame Aktuatorik betätigbar ist.
  • Eine nächste Ausführung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass dem Hauptgetriebe eine Bereichsgruppe in Planetenbauweise nachgeschaltet ist, wobei die dritte Radebene des Hauptgetriebes als Abtriebskonstante über die Bereichsgruppe schaltbar ausgeführt ist. Die nachgeschaltete Bereichsgruppe dient zur Verdopplung der Gangzahl des Hauptgetriebes, so dass aus den drei Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes zum Beispiel ein Sechsgang-Gruppengetriebe realisiert wird. Durch die Schaltbarkeit der Abtriebskonstante ergibt sich der Vorteil, dass während des verbrennungsmotorischen Fahrens im Direktgang in der langsamen Gruppe der nächst höhere Gang vorgewählt werden kann und die Zugkraft über die elektrische Maschine abgestützt werden kann, so dass die Bereichsumschaltung zugkraftunterbrechungsfrei erfolgen kann. Anschließend kann lastfrei umgeschaltet werden.
  • Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Getriebeanordnung ist es ferner möglich, dass dem Hauptgetriebe eine Vorschaltgruppe in Planetenbauweise vorgeschaltet ist, wobei durch Gehäuseverbindung bzw. -arretierung eines der Elemente der Vorschaltgruppe und durch Verbindung zweier Elemente der Vorschaltgruppe zusätzliche Vorübersetzungen realisierbar sind. Die Vorschaltgruppe kann quasi als sogenannte Split-Gruppe ausgeführt sein und zur Verdopplung der Gangzahl verwendet werden, wobei die elektrische Zugkraftunterstützung weiterhin nutzbar ist, weil die elektrische Maschine unabhängig von der Vorschaltgruppe zur Abtriebswelle wirken kann. Bei einer Kombination von Vorschaltgruppe und Bereichsgruppe bezüglich des 3-Gang-Hauptgetriebes ergibt sich demzufolge ein 12 Gang-Gruppengetriebe, welches aufgrund der vorbeschriebenen Rückwärtsgangrealisierung zudem mehrere Rückwärtsgänge aufweist.
  • Als Planetenradsätze sind bevorzugt Minus-Planetenradsätze vorgesehen. Es ist jedoch möglich, an Stellen, wo es die Bindbarkeit zulässt, einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze in Plus-Planetenradsätze umzuwandeln, wenn gleichzeitig die Steg- und die Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standardübersetzung um den Wert 1 erhöht wird. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an dem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung mit einem hybridisierten 3-Gang-Hauptgetriebe;
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Getriebeanordnung;
  • 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante der Getriebeanordnung mit einem dem Hauptgetriebe vorgeschaltetem Planetenradsatz;
  • 4 eine Tabelle mit den den Radebenen des Hauptgetriebes zugeordneten Übersetzungen;
  • 5 eine beispielhaft dargestellte Schaltmatrix der Vorwärtsgangübersetzungen für die Getriebeanordnungen gemäß 1 bis 3;
  • 6 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante der Getriebeanordnung mit einer dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Bereichsgruppe;
  • 7 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante der Getriebeanordnung mit einer dem Hauptgetriebe vorgeschalteten Vorschaltgruppe und einem vorgeschalteten Planetenradsatz sowie einer dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Bereichsgruppe;
  • 8 eine Tabelle mit den Radebenen zugeordneten Übersetzungen der Getriebeanordnung gemäß 7;
  • 9 eine beispielhaft dargestellte Schaltmatrix der Getriebeanordnung gemäß 7;
  • 10 eine schematische Ansicht einer Variante der fünften Ausführungsvariante der Getriebeanordnung gemäß 7; und
  • 11 eine schematische Ansicht einer weiteren Variante der fünften Ausführungsvariante der Getriebeanordnung gemäß 7.
  • In den 1 bis 11 sind verschiedene Ausführungsvarianten und Ansichten einer erfindungsgemäßen automatisierten Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle 1 und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle 3 sowie einer Abtriebswelle 2 beispielhaft dargestellt.
  • Die Getriebeanordnung umfasst ein Hauptgetriebe HG mit drei Radebenen I, II, III und zumindest vier Schaltelementen A, B, C, D, wobei das Hauptgetriebe HG ein erstes Teilgetriebe mit der elektrischen antreibbaren Antriebswelle 3 als erste Getriebeeingangswelle und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle umfasst, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle 8 zugeordnet ist. Auf diese Weise wird ein 3-Gang Hauptgetriebe HG gebildet.
  • Als Radebenen sind bei dem Hauptgetriebe HG drei Stirnradstufen I, II, III vorgesehen, die axial hintereinander angeordnet sind. Die Stirnradstufen I II III des Hauptgetriebes HG stellen jeweils eine Übersetzungsstufe 1., 2. bzw. 3., 3. bzw. 5. des Hauptgetriebes HG dar, wobei die dritte Stirnradstufe III des Hauptgetriebes HG als Abtriebskonstante ausgeführt ist. Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist in axialer Richtung ausgehend von der Antriebsseite der ersten Stirnradstufe die erste Übersetzungsstufe 1. des Hauptgetriebes, der zweiten Stirnradstufe II des Hauptgetriebes HG die zweite Übersetzungsstufe 2. des Hauptgetriebes HG und der dritten Stirnradstufen III des Hauptgetriebes HG die dritte Übersetzungsstufe 3. des Hauptgetriebes HG zugeordnet.
  • Bei den ersten vier Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass als zweite Getriebeeingangswelle die verbrennungsmotorisch antreibbare Abtriebswelle 1 vorgesehen ist. Bei der fünften Ausführungsvariante und den Varianten der fünften Ausführungsvariante gemäß 7 bis 11 ist im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsvarianten vorgesehen, dass dem zweiten Teilgetriebe eine mit der verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle 1 koppelbare zweite Getriebeeingangswelle 4 zugeordnet ist.
  • Die dargestellten Ausführungsvarianten zeigen jeweils nur die obere Hälfte des zur Achse der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 symmetrischen Radsatzes. Die Spiegelung an dieser Achse führt zu einer weiteren nicht dargestellten Variante, wobei die Vorgelegewelle 8 mit den zugehörigen Festrädern nicht mitgespiegelt wird. Diese Variante der Getriebeanordnung weist eine zweite Vorgelegewelle auf, die z. B. zur Leistungsteilung dient. Der hierbei entstehende Radsatz ist funktional identisch mit der Ausführung mit nur einer Vorgelegewelle 8.
  • Unabhängig von den Ausführungsvarianten der Erfindung ist bei dem Hauptgetriebe HG vorgesehen, dass ein Losrad 6 der zweiten Stirnradstufe II durch das dritte Schaltelementen C des Hauptgetriebes HG mit der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes und/oder durch das zweite Schaltelemente B des Hauptgetriebes HG mit der ersten Getriebeeingangswelle 3 verbindbar sind. Das Losrad 6 der Stirnradstufe II wird durch das dritte Schaltelementen C des Hauptgetriebes mit der Antriebswelle 1 und zusätzlich durch das zweite Schaltelement B des Hauptgetriebes mit der Antriebswelle 3 verbunden. Somit wird ein 3-Gang-Hauptgetriebe HG mit elektrischer Zugkraftunterstützung realisiert, wobei auf eine konventionelle Anfahrkupplung verzichtet werden kann. Zudem ergibt sich eine Zugkraftstützung im Hybridbetrieb in sämtlichen Übersetzungsstufen. Aufgrund der lediglich drei vorgesehenen Stirnradstufen I, II, III ergibt sich ein geringer Bauaufwand und gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad. Zudem ergibt sich eine optimale Spreizung und Stufung, so dass das Hauptgetriebe HG bevorzugt als Gruppengetriebe für einen Fern-Lkw einsetzbar ist.
  • Beim rein elektrischen Fahren in der ersten Übersetzungsstufe kann der Verbrennungsmotor VM zugkraftunterbrechungsfrei in sämtlichen Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes HG zu gestartet werden.
  • Ferner ergibt sich der Vorteil, dass der Direktgang als höchster Gang bei Erhalt der Lastschaltbarkeit gewählt werden kann, ohne dass der Direktgang der mittleren bzw. zweiten Stirnradstufe II zugeordnet sein muss. Diese Einschränkung wird erfindungsgemäß durch das zusätzliche dritte Schaltelement C aufgehoben. Bei Nutzung des 3-Gang-Hauptgetriebes HG in einem Fern-Lkw-Gruppengetriebe ist es von Vorteil, den Direktgang als höchsten Gang des Hauptgetriebes HG zu realisieren, weil der Direktgang einen hohen Fahranteil aufweist.
  • Das 3-Gang Hauptgetriebe HG umfasst eine Teilgetriebekoppelung der beiden Teilgetriebe über ein fünftes Schaltelement K. Das erste Teilgetriebe ist der elektrischen Maschine EM zugeordnet, wobei die elektrisch angetriebene Antriebswelle 3 als Hohlwelle ausgeführt ist und gleichzeitig die erste Getriebeeingangswelle bildet, wobei dem ersten Teilgetriebe die erste und zweite Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG zugeordnet sind. Das zweite Teilgetriebe ist dem Verbrennungsmotor VM über eine Vollwelle entweder direkt über die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 1 oder indirekt über eine zweite Getriebeeingangswelle 4 zugeordnet, wobei dem zweiten Teilgetriebe die zweite und die dritte Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG zugeordnet sind, wobei die dritte Übersetzungsstufe der Direktgang ist, bei dem der Kraftfluss nicht über die Vorgelegewelle 8 läuft.
  • Durch die Teilgetriebekopplung mit dem fünften Schaltelement K kann der Verbrennungsmotor die Übersetzungsstufe des elektrisch angetriebenen Teilgetriebes nutzen und umgekehrt. Zudem kann mit dem fünften Schaltelement K der Verbrennungsmotor VM mit der elektrischen Maschine EM verbunden werden, ohne dass eine Übersetzungsstufe zum Abtrieb geschaltet wird. Dadurch kann der Verbrennungsmotor VM mit der elektrischen Maschine EM gestartet werden oder es kann in Neutral unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit die Batterie des Fahrzeuges aufgeladen werden, indem die elektrische Maschine EM generatorisch betrieben wird.
  • Rein elektrisches Fahren ist mit der ersten Übersetzungsstufe und der zweiten Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG, die der Hohlwelle 3 bzw. Antriebswelle 3 zugeordnet sind, möglich. Diese können durch Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine auch rückwärts realisiert werden. Eine Trennkupplung K0 ist für den Verbrennungsmotor zum rein elektrischen Fahren nicht erforderlich, da die Antriebswelle 1 durch das Öffnen des fünften Schaltelements K, des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D des Hauptgetriebes abkoppelbar ist. Durch die zwei Teilgetriebe können der Verbrennungsmotor VM und die elektrische Maschine EM mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass für den Verbrennungsmotor VM und die elektrische Maschine EM fahrsituationsabhängig jeweils geeignete Betriebspunkte gewählt werden. Die elektrische Maschine EM kann teilweise auch ganz abgekoppelt werden und stillstehen, um Nulllastverluste zu vermeiden.
  • Zum Durchführen von Lastschaltungen im Hybridbetrieb kann zum Beispiel bei einem Wechsel der Übersetzungsstufe, die der Antriebswelle 1 zugeordnet ist, eine Zugkraftabstützung durch die elektrische Maschine EM über die Antriebswelle 3 erfolgen.
  • Bei einem Übersetzungswechsel einer Übersetzungsstufe, die der Antriebswelle 3 zugeordnet ist, wird die Zugkraftabstützung durch den Verbrennungsmotor VM über die Antriebswelle 1 realisiert.
  • Das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelemente B des Hauptgetriebes HG werden aktiv mit der elektrischen Maschine EM synchronisiert, so dass eine Drehzahlregelung durch die elektrische Maschine EM erfolgt. Bei dem dritten Schaltelement C und dem vierten Schaltelemente D des Hauptgetriebes HG sowie bei dem fünften Schaltelement K wird aktiv mit dem Verbrennungsmotor VM synchronisiert, so dass eine Drehzahlregelung durch den Verbrennungsmotor VM erfolgt. Wenn die Anbindung des Verbrennungsmotors VM an der ersten Antriebswelle 1 zum Beispiel über eine Trennkupplung K0 erfolgt, können das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D des Hauptgetriebes HG sowie das fünfte Schaltelement K als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt werden, so dass die Synchronisierung bei offener Trennkupplung K0 erfolgt, um die Trägheitsmasse des Verbrennungsmotors VM abzukoppeln.
  • Das erfindungsgemäß vorgeschlagene 3-Gang-Hauptgetriebe HG kann für sich genommen in einer Anwendung als so genannter Range-Extender eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine EM der Hauptantrieb ist und der Verbrennungsmotor VM zur Reichweitenvergrößerung insbesondere für Überland- und Autobahnfahrten als zusätzlicher Antrieb dient. Hierbei ist es möglich, dass die elektrische Maschine EM zwei Übersetzungsstufen nutzt, wenn keine Trennkupplung K0 vorgesehen ist und der Verbrennungsmotor VM drei Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes HG nutzen kann.
  • Die vorbeschriebenen und nachfolgend beschriebenen Merkmale und Vorteile bezüglich des Hauptgetriebes HG gelten für sämtliche Ausführungsvarianten, da das Hauptgetriebe HG bei sämtlichen Ausführungsvarianten vorgesehen ist.
  • Das in 1 separat dargestellte Hauptgetriebe HG zeigt eine mögliche Ausführung, bei der das fünfte Schaltelement K zur Teilgetriebekopplung antriebsseitig dem Hauptgetriebe HG vorgeschaltet ist. Mit dem fünften Schaltelement K werden im geschlossenen Zustand die verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 mit der elektrisch angetriebenen Antriebswelle 3 und damit die beiden Getriebeeingangswellen der beiden Teilgetriebe verbunden. Der ersten Stirnradstufe I ist die elektrische Antriebswelle 3 als Hohlwelle zugeordnet, welche über das erste Schaltelement A mit einem Losrad 5 der ersten Stirnradstufe I verbindbar ist, wobei das Losrad 5 mit einem Festrad der Vorgelegewelle 8 kämmt. Der zweiten Stirnradstufe II des Hauptgetriebes HG ist ebenfalls die elektrische Antriebswelle 3 zugeordnet, welche über das zweite Schaltelement B mit einem Losrad 6 der zweiten Stirnradstufe II verbindbar ist, wobei das Losrad 6 mit einem Festrad der Vorgelegewelle 8 kämmt. Zudem ist auch die als Vollwelle ausgebildete verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 der zweiten Stirnradstufe II zugeordnet, wobei die Antriebswelle 1 über das dritte Schaltelement C mit dem Losrad 6 verbindbar ist. Ferner ist die verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 bei geschlossenem vierten Schaltelement D mit der dritten Stirnradstufen III als Abtriebskonstante verbindbar, wobei die Abtriebskonstante mit der Abtriebswelle verbunden ist.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung dargestellt, die funktional der ersten Ausführungsvariante entspricht. Jedoch ist das die Teilgetriebekopplung realisierende fünfte Schaltelement K in das Hauptgetriebe HG integriert. Hierzu ist das fünfte Schaltelement K dem dritten Schaltelement C des Hauptgetriebes HG zugeordnet und bildet mit diesem ein Doppelschaltelement. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv einfache Ausführung bezüglich der Aktuatorik.
  • In 3 ist eine dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der dem Hauptgetriebe HG ein Planetenradsatz PG zur Teilgetriebekopplung und/oder zum Realisieren von Rückwärtsgängen R1 bis R8 als vierte Radebene IV vorgeschaltet ist. Die verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 als zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes ist mit dem ersten Element des Planetenradsatzes PG und die elektrische Antriebswelle 3 als erste Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem dritten Element des Planetenradsatzes PG verbunden. Bei geschlossenem fünften Schaltelement K sind das zweite Element 10 des Planetenradsatzes PG über die verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 mit dem ersten Element des Planetenradsatzes PG zum Verblocken des Planetenradsatzes PG verbunden, so dass die erste Getriebeeingangswelle 3 des ersten Teilgetriebes und die Antriebswelle 1 als zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes über den verblockten Planetenradsatz PG verbunden sind. Auf diese Weise wird die Teilgetriebekopplung realisiert, welches funktional identisch mit der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 ist.
  • Zum Realisieren der Rückwärtsgangübersetzung R1 bis R8 ist dem fünften Schaltelement K ein sechstes Schaltelement R zugeordnet, wobei bei geschlossenem sechsten Schaltelement R das zweite Element 10 des Planetenradsatzes PG mit dem Gehäuse verbunden ist, so dass eine Drehrichtungsumkehr von der verbrennungsmotorischen Antriebswelle 1 zu der elektrischen Antriebswelle 3 vorgesehen ist. Dadurch wird eine funktionale Erweiterung bezüglich der ersten Ausführungsvariante durch die erzeugbaren Rückwärtsgänge realisiert. Auf diese Weise können die Übersetzungsstufen des ersten Teilgetriebes als Rückwärtsgänge genutzt werden.
  • Neben der vorteilhaften Erzeugung von Rückwärtsgangübersetzungen ist der Planetenradsatz PG bauraumtechnisch unterhalb bzw. radial innerhalb des Rotors der elektrischen Maschine EM schachtelbar bzw. anordenbar. Der Aktuator des bei der ersten Ausführungsvariante ausgeführten Einzelschaltelements K kann nun doppelt genutzt werden, so dass sich ein Doppelschaltelement K/R ergibt.
  • In 4 ist eine Tabelle mit Zahlenwerten nur für die einzelnen Übersetzungen i der jeweiligen Stirnradstufen I, II, III beispielhaft dargestellt. Diese Zahlenwerte gelten für die vorbeschriebenen Ausführungsvarianten gemäß 1 bis 3. Die angegebene Übersetzung entspricht dem jeweiligen Zähnezahlverhältnis der Stirnräder der Stirnradstufen I, II, III. Das negative Vorzeichen bezieht sich auf die Drehrichtungsumkehr. Die Übersetzungen i der Stirnradpaare der Stirnradstufen I, II, III sind in folgender Kraftflussrichtung angegeben. Bei der ersten Stirnradstufe I und der zweiten Stirnradstufe II ergibt sich die Kraftflussrichtung von den Antriebswellen 1 und 3 zur Vorgelegewelle 8 und bei der dritten Stirnradstufen III ergibt sich die Kraftflussrichtung von der Vorgelegewelle 8 zur Abtriebswelle 2.
  • In der 5 ist beispielhaft eine Schaltmatrix aus Sicht des Verbrennungsmotors VM dargestellt, welche nur für die Vorwärtsgangübersetzungen der ersten drei Ausführungsvarianten gilt. In der Schaltmatrix sind die Übersetzungsstufen und in Klammern die Vorwahlübersetzungsstufen angegeben. Aus der Schaltmatrix ergibt sich zudem, welches der Schaltelemente A, B, C, D, K für die jeweilige Übersetzungsstufe geschlossen ist. Ferner sind die jeweiligen Übersetzungen i und die Gangsprünge phi für die Übersetzungsstufen angegeben, wobei die jeweils zu schließenden bzw. zu aktivierenden Schaltelemente durch ein X in der Tabelle markiert sind. Wenn der Verbrennungsmotorkraftfluss über das zweite Teilgetriebe, also die verbrennungsmotorische Antriebswelle 1 als Vollwelle führt, kann im kraftflussfreien ersten Teilgetriebe an der elektrisch angetriebenen Antriebswelle 3, welche als Hohlwelle ausgeführt ist, eine Übersetzungsstufe vorgewählt werden oder die Teilgetriebe können gekoppelt werden. Der Vorwahlgang bzw. die Vorwahlübersetzungsstufe ist bei der jeweiligen Übersetzungsstufe, wie bereits beschrieben, in Klammern angegeben.
  • Zum Beispiel ergibt sich aus der zweiten Zeile der Schaltmatrix folgendes: „2(1)“, hierbei ist die zweite Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG für den Verbrennungsmotor aktiv und die erste Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG ist für den Verbrennungsmotor VM vorgewählt und gleichzeitig für die elektrische Maschine EM aktiv.
  • Der dritte Gang ist der Direktgang. Im Direktgang kann z. B. die elektrische Maschine EM über die zweite Übersetzungsstufe wirken, dies entspricht der vierten Zeile der Schaltmatrix Bezeichnung „3(2)“. Es ist auch möglich, dass der Verbrennungsmotor VM direkt gekoppelt ist, dies entspricht der fünften Zeile der Schaltmatrix Bezeichnung „3“ bei geschlossenem vierten Schaltelement D und geschlossenem fünften Schaltelement K.
  • Die aufgeführten Beispiele dienen der Erläuterung der Schaltmatrix, sodass sich die weiteren angegebenen Übersetzungsstufen entsprechend ohne weiteres ergeben.
  • In 6 ist eine vierte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung dargestellt, bei der dem Hauptgetriebe HG eine Bereichsgruppe GP in Planetenbauweise als fünfte Radebene V nachgeschaltet ist, wobei die dritte Radebene III des Hauptgetriebes HG bzw. die dritte Stirnradstufe III als Abtriebskonstante über die Bereichsgruppe GP schaltbar ausgeführt ist. Dadurch ist der dritten Stirnradstufe ein Losrad 7 zugeordnet, welches mit dem ersten oder dem zweiten Element der Bereichsgruppe GP verbindbar ist.
  • Die nachgeschaltete Bereichsgruppe GP dient zur Verdopplung der Gangzahl. Es entsteht ein 3 × 2 gleich 6-Gang-Gruppengetriebe. Die Abtriebskonstante der dritten Stirnradstufen III ist über das erste Schaltelement E und das zweite Schaltelement F der Bereichsgruppe GP umkoppelbar zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element der als Planetenradsatz ausgeführten Bereichsgruppe GP. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass während des verbrennungsmotorischen Fahrens im Direktgang, also bei geschlossenem vierten Schaltelement D des Hauptgetriebes HG in der langsamen Gruppe, d.h. das Bereichsumschaltelement L der Bereichsgruppe GP ist geschlossen, kann der nächsthöhere Gang vorgewählt werden, d.h. das erste Schaltelement A des Hauptgetriebes HG und das Schaltelement F der Bereichsgruppe GP sind geschlossen und die Zugkraft wird über die elektrische Maschine EM gestützt, so dass die Bereichsumschaltung zugkraftunterbrechungsfrei erfolgen kann. Hierbei kann das Bereichsumschaltelement L der Bereichsgruppe GP auf das Bereichsumschaltelement S der Bereichsgruppe GP anschließend lastfrei umgeschaltet werden, weil der Kraftfluss über das zweite Element der Bereichsgruppe GP läuft.
  • Die Bereichsumschaltelemente L und S der Bereichsgruppe GP sind synchronisierte Schaltelemente, da eine Gruppenschaltung erfolgt. Die Umschaltung zwischen dem Schaltelement L und dem Schaltelement S der Bereichsgruppe GP erfolgt bei geöffnetem vierten Schaltelement D des Hauptgetriebes HG, um die zu synchronisierende Trägheitsmasse möglichst gering zu halten. Die Bereichsgruppe GP in Planetenbauweise ist über das dritte Element 11 bei geschlossenem Bereichsumschaltelement L mit dem Gehäuse verbunden und bei geschlossenem Bereichsumschaltelement S mit der Abtriebswelle 2 verbunden.
  • In 7 ist eine fünfte Ausführungsvariante der Getriebeanordnung dargestellt, bei der zusätzlich dem Hauptgetriebe HG eine Vorschaltgruppe GV in Planetenbauweise als sechste Radebene VI vorgeschaltet ist, wobei durch Gehäusearretierung bzw. -verbindung eines der Elemente der Vorschaltgruppe GV und durch Verbindung zweier Elemente der Vorschaltgruppe GV zusätzliche Vorübersetzungen realisierbar sind.
  • Die fünfte Ausführungsvariante kombiniert die dritte Ausführungsvariante gemäß 3 mit der vierten Ausführungsvariante gemäß 6 mit einer Vorschaltgruppe GV in Planetenbauweise. Die Vorschaltgruppe GV, welche als Split-Gruppe ausgeführt ist, dient zur Verdopplung der Gangzahl. Die elektrische Zugkraftunterstützung funktioniert weiterhin, weil die elektrische Maschine EM unabhängig von der Vorschaltgruppe GV zum Abtrieb wirken kann. Es entsteht ein 2 × 3 × 2 gleich 12-Gang-Gruppengetriebe in der dargestellten Variante zusätzlich mit 2 × 2 × 2 gleich acht Rückwärtsgängen.
  • Dargestellt ist eine Variante mit einer Trennkupplung K0, die jedoch nicht zwingend notwendig ist. Diese kann als Anfahrkupplung dienen, wenn die Zugkraft, welche die elektrische Maschine EM alleine aufbringt, zu gering ist.
  • Die Bereichsumschaltelemente L und S sind, wie bei der vorherigen Variante als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt. Die Schaltelemente G und H der Vorschaltgruppe GV sowie das fünfte Schaltelement K zur Teilgetriebekopplung und das sechste Schaltelement R zur Rückwärtsgangrealisierung sowie das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D des Hauptgetriebes HG sind als synchronisierte Schaltelemente dargestellt.
  • Alternativ dazu können das fünfte Schaltelement K und das Schaltelement R zur Rückwärtsgangrealisierung sowie das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D des Hauptgetriebes HG als Klauenschaltelement oder dergleichen ausgeführt werden und über den Verbrennungsmotor VM mit der Trennkupplung K0 und einer nicht dargestellten Getriebebremse, welche beispielsweise an der zweiten Getriebeeingangswelle 4 wirkt, ausgeführt werden.
  • Ebenfalls alternativ dazu können das Schaltelement G und H der Vorschaltgruppe GV ebenfalls Klauenschaltelemente oder dergleichen sein und über den Verbrennungsmotor VM mit der Trennkupplung K0 und einer Getriebebremse, welche an der verbrennungsmotorischen Antriebswelle 1 wirkt, ausgeführt sein. Die Schaltelemente K und R sowie die Schaltelemente C und D des Hauptgetriebes HG wären dann als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt. Das Schaltelement R zur Realisierung der Rückwärtsgangübersetzung kann vorzugsweise als Klaue ausgeführt werden und aktiv mit der elektrischen Maschine EM synchronisiert werden, wenn keine Lastschaltanforderung zwischen Vorwärtsübersetzungsstufen und Rückwärtsübersetzungsstufen gegeben ist.
  • In 8 sind beispielhafte Zahlenwerte für die einzelnen Übersetzungen i der jeweiligen Stirnradstufen I, II, III bezogen auf die fünfte Ausführungsvariante gemäß 7 angegeben. Die angegebenen Übersetzungen i entspricht dem jeweiligen Zähnezahlverhältnis der Stirnräder bzw. bei den Planetenradsätzen der Standübersetzung i0 (Zähnezahlverhältnis zwischen dem dritten Element und dem ersten Element). Das negative Vorzeichen bezieht sich auf eine Drehrichtungsumkehr. Die Übersetzungen i der Stirnradstufen I, II, III sind in folgender Kraftflussrichtung angegeben. Die Kraftflussrichtung bei der ersten Stirnradübersetzungsstufe I und der zweiten Stirnradübersetzungsstufe II des Hauptgetriebes HG erfolgt von der zweiten Getriebeeingangswelle 4 und der elektrisch angetriebenen Antriebswelle 3 zur Vorgelegewelle 8. Die Kraftflussrichtung bei der dritten Stirnradstufe III des Hauptgetriebes HG erfolgt von der Vorgelegewelle 8 zu der mit der Abtriebswelle 2 koppelbaren Hauptwelle 9.
  • In 9 ist beispielhaft eine Schaltmatrix für die fünfte Ausführungsvariante gemäß 7 dargestellt. Die Schaltmatrix zeigt Übersetzungsstufen aus Sicht des Verbrennungsmotors VM, wobei i die Übersetzung und phi der Gangsprung bei der jeweiligen Übersetzungsstufe ist und wobei die jeweils zu schließenden bzw. zu aktivierenden Schaltelemente durch ein X in der Tabelle markiert sind. Wenn der Verbrennungsmotorkraftfluss über das zweite Teilgetriebe, also über die zweite Getriebeeingangswelle 4 führt, kann im kraftflussfreien ersten Teilgetriebe an der Hohlwelle 3 eine Übersetzungsstufe vorgewählt werden oder die Teilgetriebe können miteinander gekoppelt werden. Der Vorwahlgang ist, wie bereits beschrieben bei den Übersetzungsstufen in Klammern angegeben. Beispielsweise bei 2(1) ist die zweite Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG für den Verbrennungsmotor VM aktiv, wobei die erste Übersetzungsstufe für den Verbrennungsmotor VM vorgewählt und gleichzeitig für die elektrische Maschine EM bereits aktiv ist.
  • Die Angabe in der Schaltmatrix 12(7) dient dazu, die Vorgelegewellendrehzahl bei Benutzung des Direktganges im Hauptgetriebe HG abzusenken, in dem die Abtriebskonstante also die dritte Stirnradstufe III durch die geöffneten Schaltelemente E und F der Bereichsgruppe GP gelöst wird und das erste Schaltelement A des Hauptgetriebes HG geschlossen wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass geringere Verluste an Lagern und Dichtungen bei der Getriebeanordnung auftreten.
  • Die aufgeführten Beispiele dienen der Erläuterung der Schaltmatrix, sodass sich die weiteren angegebenen Übersetzungsstufen entsprechend ohne weiteres ergeben.
  • Bei der in 7 dargestellten fünften Ausführungsvariante der Getriebeanordnung ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Maschine EM unabhängig vom Verbrennungsmotor VM mit größerer Übersetzung als der Verbrennungsmotor VM an den Abtrieb angekoppelt wird, mit Ausnahme der ersten Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG. Dadurch hat die elektrische Maschine EM eine höhere Drehzahl als der Verbrennungsmotor VM. Das ist insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit Dieselmotoren ein besonderer Vorteil, da diese im Vergleich zur elektrischen Maschine EM bei deutlich geringerer Drehzahl einen wirkungsgradgünstigeren Betriebspunkt haben. Aus diesem Grund kann auf eine zusätzliche Vorübersetzung für die elektrische Maschine EM verzichtet werden.
  • Zudem wird durch die Vorschaltgruppe als Splitgruppe in Planetenbauweise der Direktgang im Hauptgetriebe HG doppelt genutzt, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad in insgesamt zwei Übersetzungsstufen ergibt, da die Vorschaltgruppe GV auch im nicht verblockten Zustand einen hohen Wirkungsgrad wegen des hohen Anteils der Kupplungsleistung in der als Planetengetriebe ausgeführten Vorschaltgruppe GV hat.
  • Wenn die Vorschaltgruppe GV als Overdrive-Splitgruppe mit einer Übersetzung für den Verbrennungsmotor VM ins Schnelle ausgeführt ist, ergibt sich der Vorteil, dass dadurch die elektrische Maschine EM in den meisten Übersetzungsstufen eine höhere Drehzahl als der Verbrennungsmotor aufweist. Ferner kann durch die elektrische Maschine EM die kürzeste Übersetzung des Hauptgetriebes HG zum rein elektrischen Anfahren genutzt werden. Zudem wird die Drehmomentbelastung des Hauptgetriebes HG durch die Vorschaltgruppe GV nicht erhöht. Zum rein elektrischen Fahren ist es nicht erforderlich eine Trennkupplung K0 offen zu halten, wie das bei bekannten Getriebeanordnungen erforderlich ist.
  • Des Weiteren ergeben sich eine hohe Anzahl an Rückwärtsgängen und eine hohe Übersetzung der Rückwärtsgänge, welches vorteilhaft zum Rangieren mit dem Verbrennungsmotor VM ist. Es ist auch ein Notbetrieb möglich, wenn die elektrische Maschine EM ausfällt, da der Verbrennungsmotor VM einen Teil der Übersetzungsstufen komplett ohne Beteiligung der elektrischen Maschine EM nutzen kann.
  • In 10 ist eine Variante der fünften Ausführungsvariante gemäß 7 dargestellt. Diese Variante ist funktionsgleich zur fünften Ausführungsvariante. Im Unterschied zur fünften Ausführungsvariante ist die Vorschaltgruppe GV in der Schaltstellung des Schaltelementes G auf andere Weise verblockt. Bei geschlossenem Schaltelemente G der Vorschaltgruppe GV ist das dritte Element mit dem ersten Element 12 der Vorschaltgruppe GV verbunden. Die Schaltelemente G und H der Vorschaltgruppe GV sind hier als Klauenschaltelemente dargestellt, welches jedoch unabhängig von der Art der Verblockung ist.
  • In 11 ist eine weitere Variante der fünften Ausführungsvariante gemäß 7 dargestellt, bei der die Vorschaltgruppe GV auf andere Weise verschaltet ist und ein Direktgang als zwölfte Übersetzungsstufe realisiert wird. Bei der in 11 dargestellten Ausführung ist bei geschlossenem Schaltelemente G das erste Element 12 der Vorschaltgruppe GV gehäusefest und es wird eine Vorübersetzung ins Langsame bereitgestellt. Bei der fünften Ausführungsvariante gemäß 7 wird hingegen eine Vorübersetzung ins Schnelle realisiert. Die Schaltmatrix gemäß 9 ist die gleiche, wie bei der fünften Ausführungsvariante, da die Schaltelemente G und H der Vorschaltgruppe GV vertauscht worden. Die Übersetzungsstufen in der Schaltmatrix gemäß 9 müssen im Zahlenbeispiel mit dem geometrischen Gangsprung phi von 1,29 multipliziert werden, um die Schaltmatrix für die Variante in 11 zu erhalten. Die höchste Übersetzungsstufe (zwölfter Gang) ist dann ein Direktgang. Bei einer nicht dargestellten Verblockungsvariante könnte das Schaltelement H der Vorschaltgruppe GV auch das erste Element 12 mit dem dritten Element verbinden. Diese Verblockungsvariante ist funktionsgleich.
  • Insgesamt ergeben sich bei den Ausführungsvarianten gemäß 7, 10 und 11 neben den drei Stirnradstufen I, II, III des Hauptgetriebes HG drei weitere Radebenen IV, V und VI, wobei die Radebenen VI, IV, I, II, III, V koaxial bzw. axial hintereinander angeordnet sind. Die Radebene IV wird von dem dem Hauptgetriebe HG vorgeschalteten Planetenradsatz PG und der elektrischen Maschine EM gebildet, wobei die fünfte Radebene V durch die nachgeschaltete Bereichsgruppe GP und die sechste Radebene VI durch die vorgeschaltete Vorschaltgruppe GV gebildet werden. Somit ergeben sich bei der Getriebeanordnung mit sechs Radebenen I, II, III, IV, V, VI und 12 Schaltelementen A, B, C, D, K, R, E, F, G, H, L, S ein Gruppengetriebe mit 12 Vorwärtsgängen und beispielsweise 8 Rückwärtsgängen.
  • Bei sämtlichen Ausführungsvarianten sind beispielsweise die Planetenradsätze jeweils als Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Dann gilt für das Vorbeschriebene, dass das erste Element des Minus-Planetenradsatzes das Sonnenrad ist, das zweite Element des Minus-Planetenradsatzes der Planetenradträger bzw. der Steg ist und das dritte Element des Minus-Planetenradsatzes das Hohlrad ist. Es ist auch denkbar, dass einer oder mehrere der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Dann gilt für das vorbeschriebene, dass das erste Element des Plus-Planetenradsatzes das Sonnenrad ist, das zweite Element des Plus-Planetenradsatzes das Hohlrad ist und das dritte Element des Plus-Planetenradsatzes der Planetenradträger bzw. der Steg ist.
  • Nicht weiter beschriebene Verschaltungen und Verbindungen sowie Bauteile bei den dargestellten Radsätzen sind den schematischen Ansichten entnehmbar. Ebenso sind der jeweiligen Schaltmatrix die beispielhaft angegebenen nicht weiter beschriebenen Übersetzungsstufen mit den jeweils zu betätigenden Schaltelementen zu entnehmen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    verbrennungsmotorische Antriebswelle bzw. zweite Getriebeeingangswelle
    2
    Abtriebswelle
    3
    elektrisch angetriebene Antriebswelle und erste Getriebeeingangswelle
    4
    zweite Getriebeeingangswelle
    5
    Losrad der ersten Stirnradstufe des Hauptgetriebes
    6
    Losrad der zweiten Stirnradstufe des Hauptgetriebes
    7
    Losrad der dritten Stirnradstufe des Hauptgetriebes
    8
    Vorgelegewelle
    9
    Hauptwelle
    10
    zweites Element des Planetenradsatzes z. B. Steg
    11
    drittes Element der Bereichsgruppe z. B. Hohlrad
    12
    erstes Element der Vorschaltgruppe z. B. Sonnenrad
    HG
    Hauptgetriebe
    GV
    Vorschaltgruppe
    GP
    Bereichsgruppe
    1.
    erste Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes
    2.
    zweite Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes
    3.
    dritte Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes
    I
    erste Stirnradstufe bzw. Radebene des Hauptgetriebes
    II
    zweite Stirnradstufe bzw. Radebene des Hauptgetriebes
    III
    dritte Stirnradstufe bzw. Radebene des Hauptgetriebes
    IV
    vierte Radebene
    V
    fünfte Radebene
    VI
    sechste Radebene
    A
    erstes Schaltelement des Hauptgetriebes
    B
    zweites Schaltelement des Hauptgetriebes
    C
    drittes Schaltelement des Hauptgetriebes
    D
    viertes Schaltelement des Hauptgetriebes
    K
    fünftes Schaltelement zur Teilgetriebekopplung
    R
    sechstes Schaltelement zur Rückwärtsgangrealisierung
    E
    Schaltelement der nachgeschalteten Bereichsgruppe
    F
    Schaltelement der nachgeschalteten Bereichsgruppe
    G
    Schaltelement des vorgeschalteten Vorschaltgruppe
    H
    Schaltelement des vorgeschalteten Vorschaltgruppe
    L
    Bereichsumschaltelement ins Langsame
    S
    Bereichsumschaltelement ins Schnelle
    K0
    Trennkupplung
    VM
    Verbrennungsmotor
    EM
    Elektrische Maschine
    PG
    Planetenradsatz bzw. Planetengetriebe
    R1–R8
    Rückwärtgangübersetzungen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010030573 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (1) und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle (3) sowie einer Abtriebswelle (2), und mit einem Hauptgetriebe (HG) mit drei Radebenen (I, II, III) und zumindest vier Schaltelementen (A, B, C, D), wobei das Hauptgetriebe (HG) ein erstes Teilgetriebe mit der elektrisch antreibbaren Antriebswelle (3) als erste Getriebeeingangswelle und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) umfasst, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle (8) zugeordnet ist, und wobei als Radebenen (I, II, III) des Hauptgetriebes (HG) drei Stirnradstufen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Losrad (6) der zweiten Stirnradstufe (II) des Hauptgetriebes (HG) durch ein drittes Schaltelement (C) der Schaltelemente des Hauptgetriebes (HG) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) des zweiten Teilgetriebes und/oder durch ein zweites Schaltelement (B) der Schaltelemente des Hauptgetriebes (HG) mit der ersten Getriebeeingangswelle (3) des ersten Teilgetriebes verbindbar ist.
  2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Stirnradstufen des Hauptgetriebes (HG) jeweils eine Übersetzungsstufe (1., 2., 3. bzw. 5.) zugeordnet ist, wobei eine dritte dieser Stirnradstufen (III) des Hauptgetriebes (HG) als Abtriebskonstante ausgeführt ist.
  3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Teilgetriebe als erste Getriebeeingangswelle die mit einer elektrischen Maschine (EM) verbundene Antriebswelle (3) zugeordnet ist und dass dem zweiten Teilgetriebe die mit einem Verbrennungsmotor (VM) verbundene Antriebswelle (1) oder eine mit der verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (1) koppelbare zweite Getriebeeingangswelle (4) zugeordnet ist.
  4. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe über ein fünftes Schaltelement (K) verbindbar sind.
  5. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) und der Verbrennungsmotor (VM) über das fünfte Schaltelement (K) ohne Verbindung zur Abtriebswelle (2) miteinander verbindbar sind.
  6. Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (K) antriebsseitig vor dem Hauptgetriebe (HG) angeordnet ist.
  7. Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (K) in das Hauptgetriebe (HG) integriert ist und mit dem dritten Schaltelement (C) zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ist.
  8. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptgetriebe (HG) ein Planetenradsatz (PG) zur Teilgetriebekopplung und/oder zum Realisieren von mechanischen Rückwärtsgängen (R1 bis R8) vorgeschaltet ist.
  9. Getriebeanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) als zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit einem ersten Element des Planetenradsatzes (PG) und die Antriebswelle (3) als erste Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes mit einem dritten Element des Planetenradsatzes (PG) verbunden sind.
  10. Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem fünften Schaltelement (K) ein zweites Element (10) des Planetenradsatzes (PG) mit dem ersten Element des Planetenradsatzes (PG) zum Verblocken des Planetenradsatzes (PG) verbindbar sind, sodass die erste Getriebeeingangswelle (3) des ersten Teilgetriebes und die Antriebswelle (1) als zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes verbunden sind.
  11. Getriebeanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem geschlossenem sechsten Schaltelement (R) des Planetenradsatzes (PG) das zweite Element (10) des Planetenradsatzes (PG) mit dem Gehäuse verbunden ist, sodass eine Drehrichtungsumkehr an der ersten Getriebeeingangswelle (3) des ersten Teilgetriebes vorgesehen ist.
  12. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptgetriebe (HG) eine Bereichsgruppe (GP) in Planetenbauweise nachgeschaltet ist, wobei eine dritte Radebene (III) des Hauptgetriebes (HG) als Abtriebskonstante über die Bereichsgruppe (GP) schaltbar ausgeführt ist.
  13. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptgetriebe (HG) eine Vorschaltgruppe (GV) in Planetenbauweise vorgeschaltet ist, wobei durch Gehäusearretierung eines der Elemente der Vorschaltgruppe (GV) und durch Verbindung zweier Elemente der Vorschaltgruppe (GV) zusätzliche Vorübersetzungen realisierbar sind.
  14. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Sonnenrad ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, dass das zweite Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Planetenradträger ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist und dass das dritte Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Hohlrad ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
  15. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Sonnenrad ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist, dass das zweite Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Hohlrad ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist, und dass das dritte Element eines Planetenradsatzes (GV, PG, GP) ein Planetenradträger ist, wenn der Planetenradsatz (GV, PG, GP) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
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