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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer ersten Getriebeeingangswelle, einer zweiten Getriebeeingangswelle, einer ersten Vorgelegewelle, einer zweiten Vorgelegewelle, einem ersten Losrad und einem zweiten Losrad, wobei das erste Losrad und das zweite Losrad auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet sind.
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Aus der
DE 10 2016 210 713 A1 geht ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Windungsgängen hervor. Das Koppelschaltelement ist dabei in einer zweiseitigen Schalteinrichtung angeordnet. In der zweiseitigen Schalteinrichtung sind neben dem Koppelschaltelement noch eine Schaltkupplung zur Verbindung des ersten Losrades mit der Vorgelegewelle angeordnet.
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Dieses zweiseitige Schaltelement ist gegenüber einem anderen zweiseitigen Schaltelement auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben, die bauraumoptimiert ist.
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Zur Lösung dieses Problems wird bei einer Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass die Getriebeanordnung genau fünf Vorwärtsgangstufen aufweist. Dadurch wird es möglich, die Verteilung der Zahnräder auf den Vorgelegewellen und den Getriebeeingangswellen abweichend zum Stand der Technik zu gestalten, wodurch insgesamt eine verbesserte Bauraumnutzung erfolgt.
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Vorteilhafterweise kann das erste Losrad mit der ersten Getriebeeingangswelle und das zweite Losrad mit der zweiten Getriebeeingangswelle wirkverbunden sein. Grundsätzlich können zwei Losräder auch mit Festrädern auf einer einzigen Getriebeeingangswelle kämmen.
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Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle auf der ersten Getriebeeingangswelle gelagert. Das heißt, dass sie als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle zumindest teilweise, bevorzugt auf ihrer gesamten Länge, umgreift. Die erste Getriebeeingangswelle kann als Vollwelle ausgebildet sein, sie kann aber ebenfalls eine Hohlwelle sein. Die beiden Getriebeeingangswellen können auch in Axialrichtung hintereinander bzw. benachbart angeordnet sein. Die in Axialrichtung benachbart angeordneten Getriebeeingangswellen können auch als eine zweiteilige Getriebeeingangswelle verstanden werden. In diesem Fall weist die Getriebeanordnung nur eine einzige zweiteilige Getriebeeingangswelle auf.
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Vorteilhafterweise kann die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet sein. In einer ersten Alternative sind sowohl die erste Getriebeeingangswelle als auch die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet. In einer zweiten Alternative kann auf der ersten Getriebeeingangswelle oder der zweiten Getriebeeingangswelle eine Schaltkupplung angeordnet sein. Eine Schaltkupplung verbindet dabei ein Losrad mit einer Welle, eine Kupplung mit zwei Wellen miteinander.
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Bevorzugt kann auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet sein, das mit zwei Losrädern in Eingriff steht. Ebenso ist es möglich, dass auf der ersten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet ist, das mit zwei Losrädern in Eingriff steht. Durch die Doppelung des Eingriffs kann in axialer Richtung Bauraum eingespart werden. Bevorzugt befindet sich auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein einziges Festrad.
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Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die Getriebeanordnung genau fünf Schalteinrichtungen aufweist, die in verschiedenen Anordnungen in der Getriebeanordnung untergebracht sein können. Dabei ist es beispielsweise möglich, jeder der Vorgelegewellen zwei Losräder zuzuordnen und einer der Getriebeeingangswellen, beispielsweise der als Vollwelle ausgebildeten ersten Getriebeeingangswelle oder einer in Axialrichtung benachbarten zweiten Getriebeeingangswelle, genau ein Losrad zuzuordnen. Ebenso ist es möglich, dass eine der Vorgelegewellen drei Losräder und die andere Vorgelegewelle zwei Losräder trägt, sodass die Getriebeeingangswellen letztlich frei von Losrädern ausgeführt werden können. Ebenso ist es möglich, die Schaltkupplungen entsprechender Losräder zu verteilen, sodass entweder auf einer der Getriebeeingangswellen eine Schaltkupplung und auf jeder der Vorgelegewellen zwei Schaltkupplungen angeordnet sind. Ebenso ist es möglich, auf einer Vorgelegewelle drei Schaltkupplungen und auf der anderen Vorgelegewelle entsprechend zwei Schaltkupplungen anzuordnen, sodass die Getriebeeingangswellen frei von Schaltkupplungen gehalten werden können.
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Die Getriebeanordnung kann ferner eine Trennkupplung aufweisen, die bevorzugt als Reibkupplung ausgebildet sein kann. Die Trennkupplung, auch K0 genannt, ist üblicherweise an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angeordnet, sodass der Verbrennungsmotor vom Rest der Getriebeanordnung abgekoppelt werden kann bzw. bei Bedarf angekoppelt werden kann. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor mittels der Trennkupplung in einem rein elektrischen Fahrbetrieb bzw. einem Segelbetrieb abgekoppelt werden und zur Realisierung von hybriden Gängen bzw. in einem reinen verbrennungsmotorischen Betrieb, kann die Trennkupplung geschlossen werden, um den Verbrennungsmotor an die Getriebeanordnung anzukoppeln.
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Die Getriebeanordnung kann ferner eine Doppelkupplung aufweisen, die als Klauenkupplung oder als Doppelsynchronisierung ausgebildet sein kann. Die Doppelkupplung kann beispielsweise im Drehmomentfluss der Trennkupplung folgen, wobei diese unmittelbar aufeinanderfolgen können oder ein weiteres Element, beispielsweise ein Dämpfungselement bzw. eine Dämpfungseinrichtung und/oder ein Festrad zwischen der Trennkupplung unter Doppelkupplung vorgesehen sein kann.
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Die Getriebeanordnung kann ferner eine Antriebseinrichtung, insbesondere einen Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine, aufweisen, die an einem Eingang oder einem Ausgang einer der Kupplungseinrichtungen, insbesondere der Trennkupplung, oder der Doppelkupplung oder an einer Getriebeeingangswelle angebunden sein kann. Insbesondere kann die elektrische Maschine zwischen der Trennkupplung und der Doppelkupplung angebunden sein, insbesondere an einem Festrad, das zwischen dem Ausgang der Trennkupplung und dem Eingang der Doppelkupplung angeordnet ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Getriebeanordnung kann die Getriebeanordnung eine Verbindungskupplung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die erste und zweite Getriebeeingangswelle miteinander zu verbinden. Ist die Verbindungskupplung somit geschlossen sind die beiden Getriebeeingangswellen miteinander verbunden. Bei einem Öffnen der Verbindungkupplung können die beiden Getriebeeingangswellen voneinander getrennt werden. Wie zuvor beschrieben, können die beiden Getriebeeingangswellen insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein. Es ist ebenso möglich, dass die beiden Getriebeeingangswellen in Axialrichtung nacheinander angeordnet sind. In dem zweiten Fall können die beiden Getriebeeingangswellen auch als zwei Teile einer einzigen Getriebeeingangswelle verstanden werden. In diesem Fall weist die Getriebeanordnung nur eine einzige Getriebeeingangswelle auf, wobei die Beschreibung in Bezug auf die zweite Getriebeeingangswelle dann auf den zweiten Teil der einzigen Getriebeeingangswelle übertragbar ist. Selbst verständlich sind die Bezeichnungen „erste“ und „zweite“ Getriebeeingangswelle bzw. Teil einer Getriebeeingangswelle beliebig wählbar und austauschbar. Nachfolgend werden die beiden Teile, die mittels der Verbindungskupplung verbunden werden, jedoch als zwei verschiedene Getriebeeingangswellen verstanden.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Hybrid-Getriebeanordnung mit einer Getriebeanordnung und wenigstens einer an die Getriebeanordnung angebundenen Antriebseinrichtung. Die Hybrid-Getriebeanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
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Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung achsparallel zu den Getriebeeingangswellen angeordnet sein. Sie ist damit üblicherweise auch achsparallel zu den Vorgelegewellen angeordnet. Bevorzugt kann die Antriebseinrichtung mit einer Kupplungsanordnung wirkverbunden sein, insbesondere auf deren Antriebsseite. Weiterhin kann sich bei Verwendung einer Dreifachkupplungsanordnung mit einer Trennkupplung und einer Doppelkupplung der Angriffspunkt auf der Abtriebsseite der Trennkupplung und der Antriebsseite der Doppelkupplungsanordnung befinden. Dadurch können beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes mit einem einzigen Elektromotor angetrieben bzw. mit Drehmoment beaufschlagt werden.
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Daneben ist es weiterhin möglich, dass die Hybrid-Getriebeanordnung zwei Antriebseinrichtungen aufweist. Dabei kann jeweils eine Antriebseinrichtung einem der Teilgetriebe zugeordnet sein, wodurch eine erhöhte Funktionalität erzeugt wird.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer Hybrid-Getriebeanordnung. Der Hybrid-Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass die Hybrid-Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung und/oder einem Hybrid-Antriebsstrang. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung und/oder der Hybrid-Antriebsstrang wie beschrieben ausgebildet sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug,
- 2 eine Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsform
- 4 eine erste Schaltmatrix,
- 5 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer dritten Ausführungsform, 6 eine zweite Schaltmatrix,
- 7 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer vierten Ausführungsform,
- 8 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer fünften Ausführungsform,
- 9 eine dritte Schaltmatrix,
- 10 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer sechsten Ausführungsform,
- 11 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer siebten Ausführungsform,
- 12 eine vierte Schaltmatrix,
- 13 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer achten Ausführungsform,
- 14 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer neunten Ausführungsform,
- 15 eine fünfte Schaltmatrix,
- 16 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer zehnten Ausführungsform,
- 17 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer elften Ausführungsform,
- 18 eine sechste Schaltmatrix,
- 19 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer zwölften Ausführungsform,
- 20 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer dreizehnten Ausführungsform,
- 21 eine siebte Schaltmatrix,
- 22 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer vierzehnten Ausführungsform,
- 23 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer fünfzehnten Ausführungsform, und
- 24 eine achte Schaltmatrix.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 3 und einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Die Hybrid-Getriebeanordnung 3 weist eine Getriebeanordnung 4 und eine Antriebseinrichtung 5 auf. Die Getriebeanordnung 4 kann eine Kupplungsanordnung 6 sowie eine Radsatzanordnung 7 aufweisen. Der Ausgang der Getriebeanordnung 4 ist mit einem Differenzial 8 verbunden. Das Differenzial ist wenigstens eine der Achsen 9 oder 10 antreibbar. Treibt das Differenzial 8 beispielsweise die Vorderachse 9 an, kann die Hinterachse 10 bevorzugt als elektrische Achse ausgebildet sein. Auch dann weist das Kraftfahrzeug 1 zwei Elektromotoren auf, wodurch eine erhöhte Funktionalität zur Verfügung steht. Beispielsweise können die Elektromotoren 5 und der Elektromotor der elektrischen Hinterachse 10 eine rein elektrische Lastschaltung ermöglichen. Weiterhin kann eine Steuerungseinrichtung 12 zur Steuerung der Getriebeanordnung 4 und/oder der Hybrid-Getriebeanordnung 3 vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung 12 kann dann Aktuatoren für das Getriebe sowie die Kupplungen der Kupplungsanordnung 6 und auch den Elektromotor 5 steuern. Die beschriebenen Bestandteile vom Verbrennungsmotor 2 bis zum Differenzial 8 bilden dabei einen Hybrid-Antriebsstrang 14.
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2 zeigt die Hybrid-Getriebeanordnung 3 in einer ersten Ausgestaltung. Dabei kann an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 eine Dämpfungsanordnung zur Eliminierung unerwünschter Schwingungen angeschlossen sein. Die Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise als Zweimassenschwungrad, als Torsionsdämpfer, als Tilger, als Rutschkupplung oder als Kombination zweier oder dreier oder aller vier Dämpfungsarten ausgebildet sein. Die Getriebeanordnung 4 umfasst ferner zwei Getriebeeingangswellen 24 und 26, die, wie nachfolgend beschrieben wird, mit der Kupplungsanordnung 6, insbesondere umfassend eine Doppelkupplung K1, K2 oder eine Verbindungskupplung K3 mit dem Verbrennungsmotor 2 oder einem Elektromotor 5 gekoppelt werden können. Die Getriebeeingangswelle 24 wird dabei als erste Getriebeeingangswelle 24 und die zweite Getriebeeingangswelle 26 als zweite Getriebeeingangswelle 26 bezeichnet.
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Neben den Getriebeeingangswellen 24 und 26 weist die Getriebeanordnung 4 eine Radsatzanordnung 7 auf, die zwei Vorgelegewellen 28 und 30 umfasst. Die Vorgelegewelle 28 wird dabei als erste Vorgelegewelle 28 und die Vorgelegewelle 30 als zweite Vorgelegewelle 30 bezeichnet. Auf der ersten Vorgelegewelle 28 sind insbesondere ein erstes Losrad 32 und ein zweites Losrad 34 angeordnet. Weiterhin sind auf der ersten Vorgelegewelle 28 eine Schaltkupplung A und eine Schaltkupplung B zur Verbindung des Losrads 32 bzw. 34 mit der ersten Vorgelegewelle 28 vorhanden. Weiterhin befindet sich auf der ersten Vorgelegewelle 28 ein Abtriebsrad 36, das an ein Antriebsrad 38 des Differenzials 8 angebunden ist.
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Dabei ist auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 ein einziges Festrad 40, das sowohl mit dem zweiten Losrad 34 als auch mit einem dritten Losrad 42 auf der zweiten Vorgelegewelle 30 in Eingriff steht. Das dritte Losrad 42 ist dabei ein Losrad zur Realisierung des vierten Gangs. Der erste Gang ist dem ersten Losrad 32 und der zweite Gang dem zweiten Losrad 34 zugeordnet. Ferner weist die Getriebeanordnung 3 ein Festrad 44 auf, das auf der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet ist. Das Festrad 44 steht ebenfalls mit zwei Losrädern in Eingriff, nämlich mit dem ersten Losrad 32 und einem vierten Losrad 56. Das vierte Losrad 56 ist dem dritten Vorwärtsgang zugeordnet.
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Schließlich weist die erste Getriebeeingangswelle 24 noch ein fünftes Losrad 46 auf, das mit einem Festrad 48 auf der ersten Vorgelegewelle 28 kämmt. Der Radsatz, der das fünfte Losrad 46 und das Festrad 48 umfasst ist dem fünften Gang zugeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist die zweite Getriebeeingangswelle 26 ein einziges Festrad auf, die erste Getriebeeingangswelle 24 weist genau ein Festrad und ein Losrad auf, wobei in Bezug auf die Gangräder die erste Vorgelegewelle 28 zwei Losräder 32, 34 und ein Festrad 48 aufweist und die zweite Vorgelegewelle 30 zwei Losräder 42, 56 aufweist. Die zweite Vorgelegewelle 30 weist ferner ein Abtriebsrad 50 auf, das ebenfalls mit dem Antriebsrad 38 des Differenzials 8 in Eingriff steht, jedoch kein Gangrad dargstellt.
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3 zeigt eine Getriebeanordnung 4 nach einer zweiten Ausführungsform. Grundsätzlich entspricht die Getriebeanordnung 4, die in 3 gezeigt ist, der Getriebeanordnung 4 von 2. Gleiche Bezugszeichen werden daher für gleiche Bauteile verwendet. Grundsätzlich besteht die Abwandlung in der Getriebeanordnung 4 gegenüber der in 2 gezeigten Form darin, dass die Anordnung des Losrads 46 und des Festrad 48 vertauscht ist. Ersichtlich ist das Losrad 46 auf der ersten Vorgelegewelle 28 angeordnet und dementsprechend das Festrad 48 auf der ersten Getriebeeingangswelle 24. Dadurch ist es möglich, dass die Schaltkupplungen A und E über denselben Aktor betätigt werden und ein Doppelschaltelement ausbilden.
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Dadurch weist die Getriebeeingangswelle 24 zwei Festräder 44, 48 und die erste Vorgelegewelle 28 drei Losräder 32, 34 und 46 auf. In den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen kann die erste Vorgelegewelle 28 ferner vorteilhafterweise ein Parksperrenzahnrad 52 aufweisen. Das Parksperrenzahnrad 52 kann mittels einer Parksperrenvorrichtung blockiert werden, wodurch auch der Abtrieb insgesamt blockiert ist. Statt eines Parksperrenzahnrads 52 auf der zweiten Vorgelegewelle können aber auch andere Parksperrenanordnungen zur Blockierung des Abtriebs vorgesehen werden.
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4 zeigt eine Schaltmatrix für die Getriebeanordnung 4 nach 2, 3. Dabei erkennt man, dass die Vorwärtsgänge V1 bis V5 über das Schließen jeweils einer Schaltkupplung A, B, C, D und E realisiert werden. Ferner erkennt man, dass die einzelnen Gänge wechselweise über die beiden Getriebeeingangswellen 24, 26 realisiert werden.
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5 zeigt eine dritte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 3, die eine Getriebeanordnung 4 nach 2 aufweist, weswegen zur Erläuterung diesbezüglich auf 2 verwiesen wird. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 3 eine Trennkupplung K0 und eine Doppelkupplung K1, K2 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Reibkupplung ausgebildet ist. Die beiden Getriebeeingangswellen 24, 26 sind wiederum koaxial angeordnet und jeweils einer der Kupplungen K1, K2 der Doppelkupplung K1, K2 zugeordnet.
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Des Weiteren weist die Hybrid-Getriebeanordnung 3 einen Elektromotor 5 als Antriebseinrichtung auf, der über ein Festrad 22 am Kupplungsausgang 20 der Trennkupplung K0 bzw. am Eingang der Doppelkupplung K1, K2 angeordnet ist. Der Elektromotor 5 kann somit wahlweise über die Kupplung K1 oder K2 und somit die Getriebeeingangswelle 24 oder 26 angebunden werden. Der Verbrennungsmotor 2 kann, wie zuvor beschrieben, über die Trennkupplung K0 angebunden bzw. abgekoppelt werden.
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Dementsprechend weist die Schaltmatrix in 6, die zu 5 gehört, fünf verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge V1-V5 auf, die durch wechselseitiges Schließen der Doppelkupplung K1, K2 und entsprechendes Schließen genau einer Schaltkupplung A-E realisiert werden können. Selbstverständlich muss zum Ankoppeln des Verbrennungsmotors 2 die Trennkupplung K0 geschlossen bleiben.
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Zur Realisierung der entsprechenden elektromotorischen Gänge E1-E5 wird ebenfalls wechselseitig die Doppelkupplung K1, K2 und jeweils eine der Schaltkupplungen A-E geschlossen. Ein Rückwärtsfahren ist dabei rein elektrisch im elektromotorischen Gang E1 bei entsprechender Drehung des Elektromotors 5 möglich.
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7 und 8 zeigen weitere Ausgestaltungen der Hybrid-Getriebeanordnung 3, die zuvor beschrieben wurde. Gleiche Bezugszeichen werden daher wieder für gleiche Bauteile verwendet. In den Ausgestaltungen nach 7 und 8 ist die Doppelkupplung K1, K2 als Doppelsynchronisierung ausgebildet. Die Anordnung der Losräder bzw. Festräder entspricht in Bezug auf 7 der Ausgestaltung nach 5 bzw. 2 und in Bezug auf 8 entspricht die Anordnung der in 3 gezeigten Anordnung. Ferner weicht die Anbindung des Elektromotors 5 von den zuvor gezeigten Ausgestaltungen ab, da die Anbindung nicht mehr über ein Festrad 22, das zwischen der Trennkupplung K0 und der Doppelkupplung K1, K2 angeordnet ist, sondern nunmehr über das Festrad 48 (8) bzw. ein Festrad 22 auf der Getriebeeingangswelle 24 erfolgt.
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9, die eine Schaltmatrix zu 7, 8 darstellt, verdeutlicht, dass die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1-V5 durch entsprechendes Schließen eine der Schaltkupplungen A-E und wechselseitiges Schließen einer Kupplung der Doppelkupplung K1, K2 realisiert werden. Für die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1-V5 muss selbstverständlich die Trennkupplung K0 zur Anbindung des Verbrennungsmotors 2 geschlossen sein.
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Mit der in 7, 8 dargestellten Hybrid-Getriebeanordnung 3 lassen sich drei elektromotorische Vorwärtsgänge realisieren, nämlich bei geöffneter Doppelkupplung K1, K2, geöffneter Trennkupplung K0 und Schließen der Schaltkupplung A im Fall E1, Schaltkupplung C im Fall E2 und Schaltkupplung E im Fall E3. Selbstverständlich sind auch hybride Gänge möglich, wobei die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge entsprechend durch den Elektromotor 5 unterstützt werden können. Die Schaltkupplung B und D sind bevorzugt als Synchronisierungen ausgeführt. Die Schaltkupplungen A, C und E können als Klauenschaltelemente oder als Synchronisierungen ausgeführt werden, da diese ohnehin über den Elektromotor 5 synchronisiert werden können.
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Die 10 und 11 zeigen weitere Ausgestaltungen der Hybrid-Getriebeanordnung 3, wie zuvor beschrieben. Die Ausgestaltungen weichen insbesondere in der Anbindung des Elektromotors 5 von den in 7 und 8 gezeigten Anbindungen ab, da nunmehr die Anbindung des Elektromotors 5 über ein Festrad 22, das auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordnet ist, erfolgt. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform in 10 der Ausführungsform in 7 und die Ausführungsform in 11 der Ausführungsform in 8. Entsprechend wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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12, die eine Schaltmatrix zu den Ausgestaltungen nach 10 und 11 darstellt, zeigt wiederum, dass die verbrennungsmotorischen Gänge bzw. hybriden Gänge V1-V5 durch Schließen der Trennkupplung K0 und wechselseitiges Schließen einer der Kupplungen der Doppelkupplung K1, K2 sowie Schließen der zugehörigen Schaltkupplung A-E realisiert werden. Die zwei elektromotorischen Gänge E1, E2 werden durch entsprechendes Schließen der Schaltkupplung B für den elektromotorischen Gang E1 oder D für den elektromotorischen Gang E2 realisiert.
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Die Schaltkupplungen A, C und E sind bevorzugt als Synchronisierungen ausgeführt. Die Schaltkupplungen B, D können als Klauenschaltelemente oder als Synchronisierungen ausgeführt werden, da diese über den Elektromotor 5 synchronisiert werden können. Die Elektromaschine 5 ist jeweils mit einem der beiden Teilgetriebe verbunden und zwischen der Doppelkupplung K1, K2 und dem Verbrennungsmotor 2 ist die Trennkupplung K0 vorgesehen, die vorzugsweise als Reibkupplung ausgeführt ist. Die Zugkraftunterstützung bei den verbrennungsmotorischen Schaltungen kann durch den Elektromotor 5 erfolgen. Die Zugkraftstützung bei elektromotorischer Vorwahlschaltung im hybrid Betrieb kann über den Verbrennungsmotor 2 erfolgen.
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13 und 14 zeigen weitere Ausgestaltungen von Hybrid-Getriebeanordnungen 3, wobei 13 dem grundsätzlichen Aufbau nach 7 entspricht und 14 dem grundsätzlichen Aufbau nach der Ausgestaltung nach 8 entspricht. Die Ausgestaltungen nach 13 und 14 weichen dabei von den vorherigen Ausgestaltungen ab, da die Doppelkupplung K1, K2 entfällt und eine Verbindungskupplung K3 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die erste Getriebeeingangswelle 24 und die zweite Getriebeeingangswelle 26 in Axialrichtung benachbart angeordnet und können über die Verbindungskupplung K3 miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Der übrigen Funktionsweise nach entsprechen die Ausgestaltungen nach 13 und 14 den zuvor beschriebenen Ausgestaltung nach 7 und 8. 15, die eine Schaltmatrix zu den Ausgestaltungen nach 13 und 14 darstellt, verdeutlicht, dass die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1-V5 durch Schließen der Trennkupplung K0 und wechselseitigen Schließen oder Öffnen der Verbindungskupplung K3 sowie Schließen einer Schaltkupplungen A-E erreicht werden. Selbstverständlich ist für ein rein elektrisches Fahren, wie gezeigt, in den rein elektrischen Gängen E1-E5 ein Schließen der Trennkupplung K0 nicht erforderlich. Selbstverständlich können entsprechende hybride Gänge erreicht werden. Die Verbindungskupplung K3 und die Schaltkupplungen B, D sind als Synchronisierungen ausgeführt, wobei verbrennungsmotorische Schaltvorgänge bei geöffneter Trennkupplung K0 durchgeführt werden können. Die Schaltkupplungen A, C und E können als Klauenschaltelemente oder als Synchronisierungen ausgeführt werden, wobei die Schaltkupplungen A, C und E über den Elektromotor 5 synchronisiert werden können.
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Zum reinen elektrischen Fahren können die Gänge E1, E3 und E5 bevorzugt verwendet werden, da der Verbrennungsmotor 2 in jeweils mehrere Gänge zugeschaltet werden kann. In den elektrischen Gängen E2 und E4 handelt es sich um einen Zuschaltgang, in dem die Trennkupplung K0 geschlossen wird. Aus E1 kann der Verbrennungsmotor in die Gänge V1, V2 und V4 zugeschaltet werden. Aus dem elektrischen Gang E3 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V2, V3 und V4 zugeschaltet werden. Aus dem elektrischen Gang E5 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V2, V4 und V5 zugeschaltet werden. Der Motorstart kann vorteilhafterweise über eine separate elektrische Maschine, beispielsweise einen Anlasser, erfolgen oder über die Trennkupplung K0.
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Die Ausgestaltungen nach 16 und 17 entsprechen wiederum den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen nach 10 und 11. Hierbei wurde ebenfalls die Doppelkupplung K1, K2 durch die Verbindungskupplung K3 ersetzt. Hierbei ist die erste Getriebeeingangswelle 24 und die zweite Getriebeeingangswelle 26 wiederum in koaxialer Anordnung ausgebildet. Die grundsätzliche Funktion wurde bereits in Bezug auf die 10 und 11 beschrieben.
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18, die eine Schaltmatrix zu den Ausgestaltungen nach 16 und 17 darstellt, gibt an, dass die verbrennungsmotorischen Gänge V1-V5 durch Schließen der Trennkupplung K0 und wechselseitiges Öffnen bzw. Schließen der Verbindungskupplung K3 sowie einem Schließen der zugehörigen Schaltkupplung A-E erreicht werden. Entsprechend kann rein elektrisch in den Gängen E1-E5 durch Öffnen der Trennkupplung K0 und entsprechend umgekehrtes Schließen bzw. Öffnen der Verbindungskupplung K3 und dem Schließende entsprechender Schaltkupplungen A-E gefahren werden. Wie zuvor beschrieben, sind hybride Gänge selbstverständlich möglich.
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Hierbei können die Verbindungskupplung K3 und die Schaltkupplungen A, C und E als Synchronisierungen ausgeführt werden, wobei verbrennungsmotorische Schaltungen durch Öffnen der Trennkupplung K0 durchgeführt werden können. Die Schaltkupplungen B und D können als Klauenschaltelemente oder als Synchronisierungen ausgeführt werden, da die Schaltkupplungen B und D über den Elektromotor 5 synchronisiert werden können.
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Zum reinen elektrischen Fahren können die Gänge E2 und E4 bevorzugt werden, da der Verbrennungsmotor 2 jeweils in mehrere Gänge zugeschaltet werden kann. In E1, E3 und E5 handelt es sich nur um einen Zuschaltgang, da nur die Trennkupplung K0 geschlossen werden muss. Aus dem elektrischen Gang E2 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V1, V2, V3 und V5 zugeschaltet werden. Aus dem elektrischen Gang E4 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V1, V3, V4 und V5 zugeschaltet werden. Der Motorstart erfolgt vorteilhafterweise über eine separate elektrische Maschine, beispielsweise einen Anlasser, oder über die Trennkupplung K0, die vorzugsweise als Reibkupplung ausgeführt ist.
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Die 19 und 20 zeigen weitere Ausgestaltungen der Hybrid-Getriebeanordnung 3, die dem grundsätzlichen Aufbau nach dem der 13 und 14 bzw. 7, 8 entspricht. Gleiche Bezugszeichen werden daher für gleiche Bauteile verwendet. Im Hinblick auf die Beschreibung der grundsätzlichen Funktionsweise wird auf die vorherigen Figuren verwiesen. In 19 und 20 ist der Verbrennungsmotor 2 unmittelbar an die erste Getriebeeingangswelle 24 angekoppelt, die wiederum, wie bereits zuvor beschrieben, mittels der Verbindungkupplung K3 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 gekoppelt werden kann. Die 19 und 20 bzw. die darin gezeigten Ausgestaltungen unterscheiden sich voneinander wiederum dadurch, wie das Losrad 46 und Festrad 48 angeordnet sind.
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21, die die Schaltmatrix zu den Ausgestaltungen nach 19, 20 zeigt, verdeutlicht, dass die fünf verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1-V5 durch entsprechendes Schließen oder Öffnen der Verbindungkupplung K3 und gleichzeitiges Schließen einer der Schaltkupplungen A-E realisiert werden. Die drei elektromotorischen Vorwärtsgänge E1-E3 werden durch entsprechendes Schließen der Schaltkupplungen A, C oder E erreicht. Hybride Gänge sind selbstverständlich realisierbar.
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Die Verbindungkupplung K3 sowie die Schaltkupplungen A, B, C, D und E können als Klauenschaltelemente ausgeführt werden, da die Schaltkupplungen A, C und E über den Elektromotor 5 synchronisiert werden können. Die Verbindungskupplung K3 und die Schaltkupplungen B und D können über den Verbrennungsmotor 2 synchronisiert werden. Optional kann ein zweiter Elektromotor mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden werden um die Synchronisierung zu unterstützen.
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Eine Zugkraftunterstützung bei den verbrennungsmotorischen Schaltvorgängen kann über den Elektromotor 5 unterstützt werden. Die Zugkraftunterstützung bei den elektromotorischen Vorwahlschaltungen im Hybridbetrieb erfolgt mit dem Verbrennungsmotor 2.
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Ist nur die Verbindungskupplung K3 geschlossen, sind der Elektromotor 5 und der Verbrennungsmotor 2 verbunden. Somit kann der Elektromotor 5 den Verbrennungsmotor 2 starten und der Elektromotor 5 kann bei neutralem Getriebe generatorisch arbeiten. Dies begünstigt die Bordnetzversorgung bzw. Versorgung einer optional vorhandenen elektrisch angetriebenen Hinterachse.
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In dem gezeigten Schaltdiagramm bzw. der gezeigten Schaltmatrix ist es möglich, aus dem elektrischen ersten Gang E1 den Verbrennungsmotor in die Gänge V1, V2 und V4 zuzuschalten. Aus dem elektrischen Gang E2 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V2, V3 und V4 zugeschaltet werden. Schließlich kann aus dem elektrischen Gang E3 der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V2, V4 und V5 zugeschaltet werden. Vorteilhafterweise kann der Motorstart über eine separate elektrische Maschine, beispielsweise einen Anlasser, erfolgen.
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Die Ausgestaltungen nach 22 und 23 entsprechen dem grundsätzlichen Aufbau nach den Ausgestaltungen nach 10, 11 bzw. 16, 17. In den gezeigten Ausgestaltungen ist die Verbindungskupplung K3 zur trennbaren Verbindung der beiden Getriebeeingangswellen 24, 26 in koaxialer Anordnung ausgebildet. Die Anbindung des Elektromotors 5 erfolgt dabei wiederum über das Festrad 22 an der zweiten Getriebeeingangswelle 26. Die Ausgestaltungen nach 22 und 23 unterscheiden sich dabei wiederum durch die Anordnung der Losrad 46 bzw. das Festrad 48.
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24, die die Schaltmatrix zu den Ausgestaltungen nach 22 und 23 zeigt, verdeutlicht, dass die fünf verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1-V5 durch selektives Öffnen bzw. Schließen der Verbindungskupplung K3 und entsprechendes Schließen der jeweiligen Schaltkupplung A-E erfolgt. Die beiden elektromotorischen Vorwärtsgänge E1 und E2 werden durch Schließen der Schaltkupplung B bzw. D bei geöffneter Verbindungskupplung K3 realisiert.
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In diesen Ausgestaltungen können die Verbindungskupplung K3 sowie sämtliche Schaltkupplungen A-E als Klauenkupplung ausgeführt werden. Die Schaltkupplung B und die Schaltkupplung D können über den Elektromotor 5 synchronisiert werden. Die Verbindungskupplung K3 sowie die Schaltkupplungen A, C und E können über den Verbrennungsmotor 2 synchronisiert werden. Optional kann ein zweiter Elektromotor mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden werden, um die Synchronisierung zu unterstützen.
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Eine Zugkraftunterstützung bei verbrennungsmotorischen Schaltvorgängen kann mit dem Elektromotor 5 erfolgen. Die Zugkraftunterstützung bei den elektromotorischen Vorwahlschaltungen im hybrid Betrieb erfolgt durch den Verbrennungsmotor 2.
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Ist nur die Verbindungskupplung K3 geschlossen, ist der Elektromotor 5 mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden. Somit kann der Elektromotor 5 den Verbrennungsmotor 2 starten und der Elektromotor 5 kann bei neutralem Getriebe generatorisch arbeiten. Dies begünstigt die Bordnetzversorgung oder Versorgung einer optional vorhandenen elektrisch angetriebenen Hinterachse.
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In diesen Ausgestaltungen kann aus dem ersten elektrischen Gang E1 der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V1, V2, V3 und V5 zugeschaltet werden. Aus dem elektrischen Gang E2 kann der Verbrennungsmotor 2 in die Gänge V1, V3, V4 und V5 zugeschaltet werden. Der Motorstart kann vorteilhafterweise über eine separate elektrische Maschine, beispielsweise einen Anlasser, erfolgen. Bei den in Bezug auf 19, 20, 22 und 23 beschriebenen Varianten sind beide Teilgetriebe über eine Verbindungskupplung K3 verbindbar. Der Elektromotor 5 ist mit einem der Teilgetriebe verbunden und der Verbrennungsmotor 2 jeweils mit dem anderen der beiden Teilgetriebe. Das beschriebene Radsatzkonzept ist insbesondere in Kombination mit einer elektrisch angetriebenen Hinterachse vorteilhaft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Hybrid-Getriebeanordnung
- 4
- Getriebeanordnung
- 5
- Elektromotor
- 6
- Kupplungsanordnung
- 7
- Radsatzanordnung
- 8
- Differenzial
- 9
- Vorderachse
- 10
- Hinterachse
- 12
- Steuerungseinrichtung
- 14
- Hybrid-Antriebsstrang
- 20
- Ausgang
- 22
- Festrad
- 24
- erste Getriebeeingangswelle
- 26
- zweite Getriebeeingangswelle
- 28
- erste Vorgelegewelle
- 30
- zweite Vorgelegewelle
- 32
- erstes Losrad
- 34
- zweites Losrad
- 36
- Abtriebsrad
- 38
- Antriebsrad
- 40
- Festrad
- 42
- drittes Losrad
- 44
- Festrad
- 46
- Losrad
- 48
- Festrad
- 50
- Abtriebszahnrad
- 52
- Parksperrenzahnrad
- 56
- viertes Losrad
- K0
- Trennkupplung
- K1
- Kupplung
- K2
- Kupplung
- KE
- Verbindungskupplung
- A
- Schaltkupplung
- B
- Schaltkupplung
- C
- Schaltkupplung
- D
- Schaltkupplung
- E
- Schaltkupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016210713 A1 [0002]