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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeuggetriebe.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Kraftfahrzeuggetrieben bekannt, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. So ist aus der
EP 1 610 038 B1 ein Doppelkupplungsgetriebe mit formschlüssiger Doppelkupplung bekannt, das zwei elektrische Maschinen aufweist. Das Getriebe weist in Summe sechs Radebenen zuzüglich einer weiteren Radebene auf, in der Getriebeabtriebsbauteile angeordnet sind.
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DE 10 2006 036 758 A1 offenbart ebenfalls ein Doppelkupplungsgetriebe mit formschlüssiger Doppelkupplung, die zwei elektrische Maschinen aufweist. Auch dieses Getriebe weist mindestens sechs Radebenen und eine weitere Radebene auf, in der Getriebeabtriebsbauteile angeordnet sind.
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Nachteilig an den zuvor genannten Kraftfahrzeuggetrieben ist, dass diese in axialer Richtung sehr lang ausgeführt sind. Daher eignen sich die Kraftfahrzeuggetriebe nicht für einen Front-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein kompakt ausgebildetes Kraftfahrzeuggetriebe anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe der eingangs genannten Art gelöst, das gekennzeichnet ist, durch eine erste Vorgelegewelle, eine zweite Vorgelegewelle, ein Teilgetriebe, das mit der ersten Vorgelegewelle und/oder der zweiten Vorgelegewelle und/oder einer Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbindbar und mit einer ersten elektrischen Maschine stets triebtechnisch verbunden ist, und ein anderes Teilgetriebe, das mit der ersten Vorgelegewelle und/oder der zweiten Vorgelegewelle und/oder der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbindbar und mit einer zweiten elektrischen Maschine stets triebtechnisch verbunden ist, wobei das Teilgetriebe eine einzige Radebene aufweist, in der Getriebebauteile des Teilgetriebes angeordnet sind, und das andere Teilgetriebe eine einzige andere Radebene aufweist, in der andere Getriebebauteile des anderen Teilgetriebes angeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe weist den Vorteil auf, dass es durch Vorsehen von zwei, insbesondere genau zwei, Teilgetrieben mit jeweils nur einer einzigen Radebene, insbesondere in axialer Richtung, kompakt ausgebildet ist. Daher eignet sich das Kraftfahrzeuggetriebe für einen Front-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug.
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Die Radebene und/oder andere Radebene kann eine Achsnormalebene zu einer Mittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes und/oder der ersten Vorgelegewelle und/oder der zweiten Vorgelegewelle sein. Die nicht zum Kraftfahrzeuggetriebe gehörende Kraftfahrzeugantriebseinrichtung kann ein Verbrennungsmotor sein.
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Als Teilgetriebe wird ein Getriebe verstanden, das mehrere Getriebebauteile aufweist und mittels dem wenigstens ein, insbesondere genau zwei, Gänge realisiert werden können. Als anderes Teilgetriebe wird ebenfalls ein Getriebe verstanden, das mehrere andere Getriebebauteile aufweist und mittels dem wenigstens ein, insbesondere genau zwei, Gänge realisiert werden können. So können dem Teilgetriebe ein erster Gang und ein dritter Gang zugeordnet sein. Dem anderen Teilgetriebe können ein zweiter Gang und ein vierter Gang zugeordnet. Bei Gangwechseln in benachbarte Gänge werden eine erste Teilgetriebeeingangswelle und eine zweite Teilgetriebeeingangswelle abwechselnd mit Drehmoment beaufschlagt.
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Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Kraftfahrzeuggetriebe eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung aufweisen. Dabei kann das Teilgetriebe mittels der ersten Kupplung mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbindbar sein. Insbesondere kann die mit einem anderen Getriebebauteil des Teilgetriebes drehfest verbundene erste Teilgetriebeeingangswelle mittels der ersten Kupplung mit einer mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbundenen Eingangswelle drehfest verbindbar sein. Dabei kann die Eingangswelle stets mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbunden sein. Dies bedeutet, dass triebtechnisch kein Schaltelement zwischen der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und die Eingangswelle geschaltet ist. Darüber hinaus kann das andere Teilgetriebe mittels der zweiten Kupplung mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung triebtechnisch verbindbar sein. Insbesondere kann die mit einem anderen Getriebebauteil des anderen Teilgetriebes drehfest verbundene zweite Teilgetriebeeingangswelle mittels der zweiten Kupplung mit der Eingangswelle drehfest verbindbar sein.
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Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Bauteile drehfest miteinander verbinden.
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Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die beiden, miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl und Drehrichtung aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist, das sich im geöffneten Zustand befindet. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Steckverzahnung realisiert werden.
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Die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung können in einem Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein, der, insbesondere in axialer Richtung, zwischen der Radebene und der anderen Radebene liegt. Alternativ können die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung in einem Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes liegen, der sich von der anderen Radebene in eine Richtung weg von der Radebene erstreckt.
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Die erste Kupplung und die zweite Kupplung können eine Doppelkupplung bilden. Dabei kann die Kraftfahrzeugantriebseinrichtung mittels der Doppelkupplung, insbesondere mittels der ersten Kupplung und/oder mittels der zweiten Kupplung, formschlüssig mit dem Teilgetriebe oder dem anderen Teilgetriebe triebtechnisch verbunden werden.
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Die mittels der Teilgetriebe realisierbaren Gänge unterscheiden sich in ihrer Übersetzung zwischen einem Getriebeausgangsbauteil und der Eingangswelle voneinander.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Kraftfahrzeuggetriebe ein Abtriebszahnrad als Getriebeausgangsbauteil aufweisen, das mit der ersten Vorgelegewelle drehfest verbunden ist und mit einem Zahnrad eines Achsdifferentials in Eingriff bringbar ist. Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeuggetriebe ein anderes Abtriebszahnrad als weiteres Getriebeausgangsbauteil aufweisen, das mit der zweiten Vorgelegewelle drehfest verbunden ist und mit dem Zahnrad des Achsdifferentials in Eingriff bringbar ist. Dabei können das Abtriebszahnrad und das andere Abtriebszahnrad in einer weiteren Radebene angeordnet sein.
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Im Ergebnis kann das Kraftfahrzeuggetriebe genau drei Radebenen aufweisen, nämlich die Radebene des Teilgetriebes, die andere Radebene des anderen Teilgetriebes und die weitere Radebene mit dem Abtriebszahnrad und dem anderen Abtriebszahnrad aufweisen. Dadurch lässt sich ein in axialer Richtung kompaktes Kraftfahrzeuggetriebe realisieren. Die Radebenen sind in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet.
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Die Richtungsangaben „axial“ und „radial“ beziehen sich auf die Mittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Die erste elektrische Maschine kann ausschließlich mit dem Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden sein. Darüber hinaus kann die zweite elektrische Maschine ausschließlich mit dem anderen Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden sein. Dies bedeutet, dass weder die erste elektrische Maschine noch die zweite elektrische Maschine mit keinem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeuggetriebes als dem Teilgetriebe bzw. dem anderen Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden ist.
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Bei einer besonderen Ausführung können die Getriebebauteile des Teilgetriebes ein erstes Zahnrad, ein mit dem ersten Zahnrad in Eingriff befindliches zweites Zahnrad, und ein mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff befindliches drittes Zahnrad aufweisen. Die einzelnen Zahnräder können als Stirnräder ausgebildet sein. Dabei kann das erste Zahnrad mittels eines ersten Schaltelements mit der ersten Vorgelegewelle drehfest verbindbar sein. Das zweite Zahnrad kann mittels der ersten Kupplung mit der Eingangswelle drehfest verbindbar sein. Insbesondere kann das zweite Zahnrad mit der ersten Teilgetriebeeingangswelle drehfest verbunden sein. Das dritte Zahnrad kann mittels eines zweiten Schaltelements mit der zweiten Vorgelegewelle drehfest verbindbar sein. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement können als Einzelschaltelemente ausgeführt sein.
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Das Kraftfahrzeuggetriebe kann einen Aktuator zum Schalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement durch denselben Aktuator geschalten werden können. Dazu können das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement bezogen auf die Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein. Der Aktuator weist eine Schaltstange auf, mittels der die unterschiedlichen Schaltzustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements realisiert werden können. Dabei kann mittels der Schaltstange wahlweise ein Schaltzustand, bei dem das ersten Schaltelement geschlossen und das zweite Schaltelement geöffnet ist, oder ein anderer Schaltzustand, bei dem beide Schaltelemente geöffnet sind, oder ein weiterer Schaltzustand realisiert werden, bei dem das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen ist. Um die Schaltzustände zu realisieren, kann die Schaltstange linear bewegt werden.
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Die anderen Getriebebauteile können ein erstes anderes Zahnrad, ein mit dem ersten anderen Zahnrad in Eingriff befindliches zweites anderes Zahnrad und ein mit dem zweiten anderen Zahnrad in Eingriff befindliches drittes anderes Zahnrad aufweisen. Die anderen Zahnräder können als Stirnräder ausgeführt sein. Das erste andere Zahnrad kann mittels eines dritten Schaltelements mit der ersten Vorgelegewelle drehfest verbindbar sein. Das zweite andere Zahnrad kann mittels der zweiten Kupplung mit der Eingangswelle drehfest verbindbar sein. Das dritte andere Zahnrad kann mittels eines vierten Schaltelements mit der zweiten Vorgelegewelle drehfest verbindbar sein. Dabei können das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement als Einzelschaltelemente ausgeführt sein.
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Das Kraftfahrzeuggetriebe kann einen anderen Aktuator zum Schalten des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement durch denselben anderen Aktuator geschalten werden können. Das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement können bezogen auf die andere Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein. Der andere Aktuator kann eine andere Schaltstange aufweisen, mittels der unterschiedliche Schaltzustände des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements realisiert werden können. Insbesondere kann mit der Schaltstange wahlweise ein Schaltzustand, bei dem das dritte Schaltelement geschlossen und das vierte Schaltelement geöffnet ist, oder ein anderer Schaltzustand, bei dem das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement geöffnet sind, oder ein weiterer Schaltzustand realisiert werden, bei dem das dritte Schaltelement geöffnet und das vierte Schaltelement geschlossen ist. Um die anderen Schaltzustände zu realisieren, kann die andere Schaltstange linear bewegt werden.
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Die erste Kupplung und die zweite Kupplung können durch einen weiteren Aktuator betätigt werden. Dabei kann der weitere Aktuator derart ausgeführt sein, dass wahlweise bei einem Schaltzustand die erste Kupplung und die zweite Kupplung geschlossen ist, oder bei einem anderen Schaltzustand beide Kupplungen geöffnet sind, oder bei einem weiteren Schaltzustand die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet ist.
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Im Ergebnis kann ein Kraftfahrzeuggetriebe realisiert werden, bei dem nur drei Aktuatoren, nämlich der Aktuator zum Betätigen des ersten und/oder zweiten Schaltelements, der andere Aktuator zum Betätigen des dritten Schaltelements und/oder des vierten Schaltelements und der weitere Aktuator zum Betätigen der ersten Kupplung und/oder der zweiten Kupplung benötigt werden, um alle Schaltelemente und Kupplungen zu betätigen.
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Die erste elektrische Maschine kann mittels eines Vorübersetzungsgetriebes mit dem Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden sein. Das Vorübersetzungsgetriebe kann eine Stirnradanbindung aufweisen. Die Stirnradanbindung kann einstufig oder mehrstufig, insbesondere zweistufig, ausgeführt sein. Die mehrstufige, insbesondere zweistufige, Vorübersetzung ermöglicht, dass die erste elektrische Maschine eine hohe Drehzahl aufweisen kann und wenig Drehmoment bereitstellen muss. Die erste elektrische Maschine kann derart angeordnet sein, dass ein Zahnrad der Stirnradanbindung mit dem ersten Zahnrad oder dem dritten Zahnrad des Teilgetriebes in Eingriff ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Vorübersetzungsgetriebe ein Zugmittel aufweisen. Dabei kann die erste elektrische Maschine mittels des Zugmittels, wie beispielsweise einer Kette, und eines mit dem Zugmittel stets triebtechnisch verbundenen vierten Zahnrads mit dem Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden sein. Dabei kann das vierte Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad drehfest verbunden sein.
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Ein Zahnradpaar der Zahnradanbindung und das erste Schaltelement können bezogen auf die Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass es keinen Überlappungsbereich zwischen dem ersten Schaltelement und eines Zahnrads des Zahnradpaars, insbesondere in radialer Richtung, gibt. Alternativ können das Zahnradpaar der Zahnradanbindung und das zweite Schaltelement bezogen auf die Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein.
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Die zweite elektrische Maschine kann mittels eines anderen Vorübersetzungsgetriebes mit dem anderen Teilgetriebe stets triebtechnisch verbunden sein. Das andere Vorübersetzungsgetriebe kann eine andere Stirnradanbindung aufweisen. Die andere Stirnradanbindung kann einstufig oder mehrstufig, insbesondere zweistufig, ausgeführt sein. Die mehrstufige, insbesondere zweistufige, Vorübersetzung ermöglicht, dass die zweite elektrische Maschine eine hohe Drehzahl aufweisen kann und wenig Drehmoment bereitstellen muss. Die zweite elektrische Maschine kann derart angeordnet sein, dass ein anderes Zahnrad der anderen Stirnradanbindung mit dem dritten anderen Zahnrad in Eingriff sein. Alternativ kann das andere Zahnrad der Stirnradanbindung mit dem ersten anderen Zahnrad in Eingriff sein.
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Ein anderes Zahnradpaar der anderen Zahnradanbindung und das vierte Schaltelement können bezogen auf die andere Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass es keinen Überlappungsbereich zwischen dem vierten Schaltelement und eines Zahnrads des Zahnradpaars, insbesondere in radialer Richtung, gibt. Alternativ können das Zahnradpaar der Zahnradanbindung und das dritte Schaltelement bezogen auf die andere Radebene in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein.
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Bei einer besonderen Ausführung kann die erste elektrische Maschine, insbesondere in radialer Richtung, achsversetzt zu der ersten Teilgetriebeeingangswelle und/oder der zweiten Teilgetriebeeingangswelle angeordnet sein. Insbesondere kann die erste elektrische Maschine achsparallel zu der ersten und/oder zweiten Teilgetriebeeingangswelle angeordnet sein. Die zweite elektrische Maschine kann, insbesondere in radialer Richtung, achsversetzt oder koaxial zu der ersten Teilgetriebeeingangswelle und/oder der zweiten Teilgetriebeeingangswelle angeordnet sein. Insbesondere kann die zweite elektrische Maschine achsparallel zu der ersten und/oder zweiten Teilgetriebeeingangswelle angeordnet sein. Die koaxiale Anordnung der zweiten elektrischen Maschine zu der ersten und/oder zweiten Teilgetriebeeingangswelle bietet den Vorteil, dass das Kraftfahrzeuggetriebe in radialer Richtung kompakt ausgeführt ist. Darüber hinaus kann bei der koaxialen Anordnung der zweiten elektrischen Maschine der Bauraum gut ausgenutzt werden. Dies ist in axialer Richtung durch die koaxiale zweite elektrische Maschine und in radialer Richtung mittels der beiden Vorgelegewellen und der achsversetzten elektrischen Maschine möglich.
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Das Kraftfahrzeuggetriebe kann ein Automatgetriebe sein und/oder genau vier Gänge aufweisen. Das Kraftfahrzeuggetriebe kann als Range-Extender-Getriebe ausgeführt sein. Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeuggetriebe ein Getriebe in Front-Quer Bauweise sein. Mit dem Kraftfahrzeuggetriebe lässt sich ein serieller oder ein paralleler Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung realisieren.
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Darüber hinaus lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe eine Vielzahl von Funktionen realisieren. So kann mit dem Kraftfahrzeuggetriebe ein rein elektrisches Fahren mit einer oder beiden elektrischen Maschinen realisiert werden. Darüber hinaus lässt sich ein Start der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine realisieren. Außerdem ist ein Laden eines elektrischen Energiespeichers im Neutralzustand möglich. Auch kann eine Synchronisation der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung mittels wenigstens einer elektrischen Maschine erfolgen. Die Schaltungen können wahlweise rein elektrisch oder verbrennungsmotorisch und elektrisch erfolgen, wobei die Zugkraftunterstützung durch die nicht an der Schaltung beteiligte Antriebsmaschine erfolgt.
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Von besonderem Vorteil ist auch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe.
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In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
- 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und einem Achsdifferential,
- 2 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und dem Achsdifferential,
- 3 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und dem Achsdifferential,
- 4 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und dem Achsdifferential,
- 5 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel mit der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung und dem Achsdifferential,
- 6 eine Schaltmatrix für einen verbrennungsmotorischen oder hybriden Fahrbetrieb,
- 7 eine Schaltmatrix für einen seriellen Fahrbetrieb,
- 8 eine Schaltmatrix für einen rein elektrischen Fahrbetrieb durch die erste elektrische Maschine,
- 9 eine Schaltmatrix für einen rein elektrischen Fahrbetrieb durch die zweite elektrische Maschine.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug 2, das in 1 nicht näher dargestellt ist. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 weist eine Eingangswelle 3 auf, die mittels eines Torsionsdämpfers 33 mit einer Kraftfahrzeugantriebseinrichtung 4 triebtechnisch verbunden ist. Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeuggetriebe 1 eine erste Vorgelegewelle 5 und eine zweite Vorgelegewelle 6 und genau zwei Teilgetriebe 7, 8 auf. Eines der Teilgetriebe 7 ist mit der ersten Vorgelegewelle 5 und/oder der zweiten Vorgelegewelle 6 und/oder der Eingangswelle 3 triebtechnisch verbindbar. Ein anderes Teilgetriebe 8 ist mit der ersten Vorgelegewelle 5 und/oder der zweiten Vorgelegewelle 6 und/oder der Eingangswelle 3 triebtechnisch verbindbar. Das Teilgetriebe 7 weist eine einzige Radebene 9 auf. In der Radebene 9 sind Getriebebauteile des Teilgetriebes 7 angeordnet. Das andere Teilgetriebe 8 weist ebenfalls eine einzige andere Radebene 10 auf, in der andere Getriebebauteile des anderen Teilgetriebes 8 angeordnet sind. Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeuggetriebe 1 eine erste elektrische Maschine 21 und eine zweite elektrische Maschine 22 auf. Dabei ist die erste elektrische Maschine 21 mit dem Teilgetriebe 7 stets triebtechnisch verbunden. Die zweite elektrische Maschine 22 ist mi dem anderen Teilgetriebe 8 stets triebtechnisch verbunden.
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Dabei weist das Teilgetriebe 7 ein erstes Zahnrad 11, ein zweites Zahnrad 12 und ein drittes Zahnrad 13 auf. Das zweite Zahnrad 12 ist mit dem ersten Zahnrad 11 und dem dritten Zahnrad 13 in Eingriff. Das erste Zahnrad 11 ist darüber hinaus mittels eines ersten Schaltelements A mit der ersten Vorgelegewelle 5 drehfest verbindbar. Das zweite Zahnrad 12 ist mit einer ersten Teilgetriebeeingangswelle 28 drehfest verbunden. Die erste Teilgetriebeeingangswelle 28 ist mittels einer ersten Kupplung K1 mit der Eingangswelle 3 drehfest verbindbar. Das dritte Zahnrad 13 ist mittels eines zweiten Schaltelements C mit der zweiten Vorgelegewelle 6 drehfest verbindbar.
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Das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement C sind in Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet, die sich bezogen auf die Radebene 9 gegenüberliegen.
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Das andere Teilgetriebe 8 weist ein erstes anderes Zahnrad 14, ein zweites anderes Zahnrad 15 und ein drittes anderes Zahnrad 16 auf. Das zweite andere Zahnrad 15 ist mit dem ersten anderen Zahnrad 14 und dem dritten anderen Zahnrad 16 in Eingriff. Das erste andere Zahnrad 14 ist mittels eines dritten Schaltelements B mit der ersten Vorgelegewelle 5 drehfest verbindbar. Das zweite andere Zahnrad 15 ist mit der zweiten Teilgetriebeeingangswelle 27 drehfest verbunden. Die zweite Teilgetriebeeingangswelle 27 ist mittels der zweiten Kupplung K2 mit der Eingangswelle 3 drehfest verbindbar. Das dritte andere Zahnrad 16 ist mittels eines vierten Schaltelements D mit der zweiten Vorgelegewelle 6 drehfest verbindbar. Das dritte Schaltelement B und das vierte Schaltelement D sind in Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet, die sich bezogen auf die andere Radebene 10 gegenüberliegen.
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Die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 bilden eine Doppelkupplung. Die Doppelkupplung ist einem Bereich zwischen der Radebene 9 und der anderen Radebene 10 angeordnet.
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Die erste Vorgelegewelle 5 ist mit einem Abtriebszahnrad 17 drehfest verbunden, das mit einem Zahnrad 18 eines Achsdifferentials 19 in Eingriff ist. Dies ist in 1 durch die gestrichelte Linie dargestellt. Die zweite Vorgelegewelle 6 ist mit einem anderen Abtriebszahnrad 20 drehfest verbunden, das ebenfalls mit dem Zahnrad 18 des Achsdifferentials 19 in Eingriff ist. Das Abtriebszahnrad 17 und das andere Abtriebszahnrad 20 sind in einer weiteren Radebene angeordnet. Sowohl die erste elektrische Maschine 21 als auch die zweite elektrische Maschine 22 sind in radialer Richtung versetzt zu der ersten und/oder zweiten Teilgetriebeeingangswelle 28, 27 und/oder der Eingangswelle 3 und/oder einer Mittelachse M des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet.
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Die erste elektrische Maschine 21 ist mittels einer zweistufigen Stirnradanbindung 23 mit dem Teilgetriebe 7 stets triebtechnisch verbunden. Die zweite elektrische Maschine 22 ist mittels einer zweistufigen anderen Stirnradanbindung 24 mit dem anderen Teilgetriebe 8 stets triebtechnisch verbunden.
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Die Stirnradanbindung 23 weist ein Zahnradpaar 30 auf, das in einem Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet ist, der bezogen auf die Radebene 9 einem Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes 1 gegenüberliegt, in dem das erste Schaltelement A angeordnet ist. Dabei ist ein zum Zahnradpaar 30 axial versetzt angeordnetes Zahnrad 29 der Stirnradanbindung 23 mit dem ersten Zahnrad 11 des Teilgetriebes 7 in Eingriff.
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Die andere Stirnradverbindung 24 weist ebenfalls ein anderes Zahnradpaar 32 auf. Dabei ist ein in axialer Richtung zu dem anderes Zahnradpaar 32 versetzt angeordnetes anderes Zahnrad 31 mit dem dritten anderen Zahnrad 16 des anderen Teilgetriebes 8 in Eingriff.
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Alle zuvor genannten Wellen können eine unterschiedliche Drehzahl aufweisen.
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2 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe 1 in der Anbindung der elektrischen Maschinen 21, 22 mit dem jeweiligen Teilgetriebe 7, 8. So ist die zweite elektrische Maschine 22 mittels der anderen Stirnradanbindung 24 direkt mit dem ersten anderen Zahnrad 14 stets triebtechnisch verbunden. Insbesondere ist das andere Zahnrad 31 der anderen Stirnradanbindung 24 mit dem ersten anderen Zahnrad 14 in Eingriff. Das andere Zahnradpaar 32 und das dritte Schaltelement B sind bezogen auf die andere Radebene 10 in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet.
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Die erste elektrische Maschine 21 ist mittels der Stirnradanbindung 23 direkt mit dem dritten Zahnrad 13 stets triebtechnisch verbunden. Insbesondere ist das Zahnrad 29 der Stirnradanbindung 23 mit dem dritten Zahnrad 13 in Eingriff. Das Zahnradpaar 30 und das zweite Schaltelement C sind bezogen auf die Radebene 9 in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet.
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Bei geringen Fahrgeschwindigkeiten wird vorrangig die zweite elektrische Maschine 22 bei geschlossenem dritten Schaltelement B zum Realisieren eines zweiten Gangs G2 verwendet. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird vorrangig die erste elektrische Maschine 21 bei geschlossenem zweiten Schaltelement C zum Realisieren eines dritten Gangs verwendet.
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3 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Getriebe dadurch, dass die erste elektrische Maschine 21 mittels eines Zugmittels 25 und eines vierten Zahnrads 26 mit dem zweiten Zahnrad 12 triebtechnisch verbunden ist. Dabei ist das Zugmittel 25 mit dem vierten Zahnrad 26 stets triebtechnisch verbunden. Das vierte Zahnrad 26 ist mit dem zweiten Zahnrad 12 drehfest verbunden. Das Zugmittel 25 und das zweite Schaltelement C sind bezogen auf die Radebene 9 in sich gegenüberliegenden Bereichen des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet. Bei dieser Ausführung haben beide Gänge für die elektrische Maschine 21 den gleichen Verzahnungswirkungsgrad.
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4 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe 1 in der Anordnung der Kupplungen K1, K2. So sind die Kupplungen K1, K2 in einem Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes 1 angeordnet, der sich von der anderen Radebene 10 in eine Richtung weg von der Radebene 9 erstreckt. Die Kupplungen K1, K2 sind axial zwischen der Kraftfahrzeugantriebseinrichtung 4 und der anderen Radebene 10 angeordnet.
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5 zeigt ein Kraftfahrzeuggetriebe 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die zweite elektrische Maschine 22 koaxial zu der ersten und zweiten Teilgetriebeeingangswelle 28, 27 angeordnet ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die zweite elektrische Maschine 22 direkt mit der zweiten Teilgetriebeeingangswelle 27 triebtechnisch verbunden ist. Darüber hinaus ist die zweite elektrische Maschine 22 mittels der zweiten Teilgetriebeeingangswelle 27 direkt mit dem zweiten anderen Zahnrad 15 triebtechnisch verbunden ist. Bei dieser Ausführung haben beide Gänge für die zweite elektrische Maschine 22 den gleichen Verzahnungswirkungsgrad.
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6 zeigt eine Schaltmatrix des Kraftfahrzeuggetriebes 1 bei einem verbrennungsmotorischen oder hybriden Fahrbetrieb. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 weist genau vier Gänge G1-G4 auf. In der Schaltmatrix sind die Schaltelemente, die geschlossen sind, durch das Zeichen „X“ gekennzeichnet.
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Dabei wird ein erster Gang G1 durch Schließen der ersten Kupplung K1 und des ersten Schaltelements A realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die zweite Kupplung K2 geöffnet sind. Ein zweiter Gang G2 wird durch Schließen der zweiten Kupplung K2 und des dritten Schaltelements B realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die erste Kupplung K1 geöffnet sind. Zum Realisieren eines dritten Gangs G3 wird die erste Kupplung K1 und das zweite Schaltelement C geschlossen, wobei die restlichen Schaltelemente und die zweite Kupplung K2 geöffnet sind. Der vierte Gang G4 wird durch Schließen der zweiten Kupplung K2 und des vierten Schaltelements D realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die erste Kupplung K1 geöffnet sind.
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7 zeigt eine Schaltmatrix des Kraftfahrzeuggetriebes 1 bei einem seriellen Fahrbetrieb bei unterschiedlichen Gängen. Ein serieller Fahrbetrieb liegt dann vor, wenn eine der elektrischen Maschinen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 2, insbesondere bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten, dient und die andere elektrische Maschine im generatorischen Betrieb betrieben wird.
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Zum Realisieren des ersten Gangs G1 wird die zweite Kupplung K2 und das erste Schaltelement A geschlossen, wobei die restlichen Schaltelemente und die erste Kupplung K1 geöffnet sind. Der zweite Gang G2 wird durch Schließen der ersten Kupplung K1 und des dritten Schaltelements B realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die zweite Kupplung K2 geöffnet sind. Der dritte Gang G3 wird durch Schließen der zweiten Kupplung K2 und des zweiten Schaltelements C realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die erste Kupplung K1 geöffnet sind. Der vierte Gang G4 wird durch Schließen der ersten Kupplung K1 und des vierten Schaltelements D realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und die zweite Kupplung K2 geöffnet sind.
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8 zeigt eine Schaltmatrix für einen rein elektrischen Fahrbetrieb durch die erste elektrische Maschine 21. Dabei wird ein erster Gang G1 realisiert, wenn das erste Schaltelement A geschlossen ist, wobei die restlichen Schaltelemente und die Kupplungen geöffnet sind. Ein dritter Gang G3 wird durch Schließen des zweiten Schaltelements C realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und Kupplungen geöffnet sind.
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Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das in 1 gezeigte Kraftfahrzeuggetriebe 1. Im ersten Gang G1, der dem kürzeren der beiden Gänge entspricht, gibt es von der ersten elektrischen Maschine 21 bis zum Achsdifferential 19 einschließlich der zweistufigen Vorübersetzung nur drei Zahneingriffe, so dass das Kraftfahrzeuggetriebe 1 einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Bei geschlossenem zweiten Schaltelement C weist das Kraftfahrzeuggetriebe 1 zwei Zahneingriffe mehr auf als beim ersten Gang G1.
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9 zeigt eine Schaltmatrix für einen rein elektrischen Fahrbetrieb durch die zweite elektrische Maschine 22. Dabei wird ein zweiter Gang G2 durch Schließen des dritten Schaltelements B realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und Kupplungen geöffnet sind. Ein vierter Gang G4 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D realisiert, wobei die restlichen Schaltelemente und Kupplungen geöffnet sind.
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Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das in 1 gezeigte Kraftfahrzeuggetriebe 1. Im vierten Gang G4, der dem längeren der beiden Gänge entspricht, gibt es von der zweiten elektrischen Maschine 22 bis zu dem Achsdifferential 19 einschließlich der zweistufigen Vorübersetzung nur drei Zahneingriffe. Im zweiten Gang G2 gibt es zwei Zahneingriffe mehr als bei dem vierten Gang G4.
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Beim rein elektrischen Fahrbetrieb mit geringen Fahrgeschwindigkeiten, bei denen der kürzere der beiden Gänge der jeweiligen elektrischen Maschine notwendig ist, wird vorrangig die erste elektrische Maschine 21 zum Antrieb verwendet. Bei moderaten Fahrleistungsanforderungen kann die zweite elektrische Maschine 22 abgekoppelt werden, was bedeutet, dass nur das erste Schaltelement A geschlossen ist. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, bei denen jeweils der längere der beiden Gänge der beiden elektrischen Maschinen notwendig ist, wird vorrangig die zweite elektrische Maschine 22 verwendet. Bei moderaten Fahrleistungsanforderungen kann die erste elektrische Maschine 21 abgekoppelt werden, was bedeutet, dass nur das vierte Schaltelement D geschlossen ist. Dabei kann bei allen Fahrgeschwindigkeiten ein guter Verzahnungswirkungsgrad realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Eingangswelle
- 4
- Kraftfahrzeugantriebseinrichtung
- 5
- erste Vorgelegewelle
- 6
- zweite Vorgelegewelle
- 7
- Teilgetriebe
- 8
- anderes Teilgetriebe
- 9
- Radebene
- 10
- andere Radebene
- 11
- erstes Zahnrad
- 12
- zweites Zahnrad
- 13
- drittes Zahnrad
- 14
- erstes anderes Zahnrad
- 15
- zweites anderes Zahnrad
- 16
- drittes anderes Zahnrad
- 17
- Abtriebszahnrad
- 18
- Zahnrad
- 19
- Achsdifferential
- 20
- anderes Abtriebszahnrad
- 21
- erste elektrische Maschine
- 22
- zweite elektrische Maschine
- 23
- zweistufige Stirnradanbindung
- 24
- andere Stirnradanbindung
- 25
- Zugmittel
- 26
- viertes Zahnrad
- 27
- zweite Teilgetriebeeingangswelle
- 28
- erste Teilgetriebeeingangswelle
- 29
- Zahnrad der Stirnradanbindung
- 30
- Zahnradpaar der Stirnradanbindung
- 31
- anderes Zahnrad der anderen Stirnradanbindung
- 32
- anderes Zahnradpaar der anderen Stirnradanbindung
- 33
- Torsionsdämpfer
- A
- erstes Schaltelement
- B
- drittes Schaltelement
- C
- zweites Schaltelement
- D
- viertes Schaltelement
- M
- Mittelachse
- G1
- erster Gang
- G2
- zweiter Gang
- G3
- dritter Gang
- G4
- vierter Gang
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1610038 B1 [0002]
- DE 102006036758 A1 [0003]