DE102023203098A1 - Motor vehicle transmission for an at least partially electrically powered motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe (3), umfassend eine Antriebswelle (6), eine Ausgangswelle (7) sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Antriebswelle (6) für eine Koppelung mit mindestens einer Antriebsmaschine vorgesehen ist. Ferner sind zumindest funktional ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C) und ein viertes Schaltelement (D) vorgesehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit (1), eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse, ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes. The invention relates to a motor vehicle transmission (3), comprising a drive shaft (6), an output shaft (7) and a first planetary gear set (P1), a second planetary gear set (P2) and a third planetary gear set (P3), wherein the drive shaft (6) is provided for coupling to at least one drive machine. Furthermore, at least functionally, a first shifting element (A), a second shifting element (B), a third shifting element (C) and a fourth shifting element (D) are provided. The invention further relates to a drive unit (1), an electrically drivable motor vehicle drive axle, a hybrid or electric vehicle and a method for operating a motor vehicle transmission.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere für eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse, umfassend eine Antriebswelle, eine Ausgangswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz, wobei die Antriebswelle für eine Koppelung mit mindestens einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, wobei der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenträgers und je eines Hohlrades aufweisen, wobei zumindest funktional ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement und ein dritte Schaltelement vorgesehen sind, und wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, eine elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuggetriebes.The invention relates to a motor vehicle transmission for an at least partially electrically driven motor vehicle, in particular for an electrically drivable motor vehicle drive axle, comprising a drive shaft, an output shaft and a first planetary gear set, a second planetary gear set and a third planetary gear set, wherein the drive shaft is provided for coupling to at least one drive machine, wherein the first planetary gear set, the second planetary gear set and the third planetary gear set each have a first element, a second element and a third element in the form of a sun gear, a planet carrier and a ring gear, wherein at least functionally a first switching element, a second switching element and a third switching element are provided, and wherein the first element of the first planetary gear set is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner. The invention further relates to a drive unit for an at least partially electrically driven motor vehicle, an electrically drivable motor vehicle drive axle for an at least partially electrically driven motor vehicle, a hybrid or electric vehicle and a method for operating a motor vehicle transmission.
Bei als Elektro- und Hybridfahrzeug ausgeführten Kraftfahrzeugen wird zum Teil in einem jeweiligen Antriebsstrang zwischen mindestens einer Elektromaschine und Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen, um eine Antriebsbewegung der mindestens einen Elektromaschine insbesondere ins Langsame zu den Antriebsrädern übersetzen zu können. Neben eingängig ausgebildeten Getrieben kommen hierbei auch teilweise Kraftfahrzeuggetriebe zur Anwendung, bei denen zwei oder mehr Gänge geschaltet werden können.In the case of motor vehicles designed as electric and hybrid vehicles, a motor vehicle transmission is sometimes provided in a respective drive train between at least one electric machine and the drive wheels of the respective motor vehicle in order to be able to translate a drive movement of the at least one electric machine, in particular at a lower speed, to the drive wheels. In addition to single-speed transmissions, motor vehicle transmissions are also sometimes used in which two or more gears can be engaged.
Aus der
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein axial kompakt bauendes Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen, mittels welchem mindestens eine Antriebsmaschine auf geeignete Art und Weise eingebunden werden kann.Based on the prior art described above, it is now the object of the present invention to provide an axially compact motor vehicle transmission by means of which at least one drive machine can be integrated in a suitable manner.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Antriebseinheit, in welcher ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand der Ansprüche 11 und 12. Ferner betrifft Anspruch 13 eine elektrische antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, während Anspruch 14 ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug zum Gegenstand hat. Schließlich betreffen noch die Ansprüche 15 bis 17 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes.This object is achieved on the basis of the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe eine Antriebswelle, eine Ausgangswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz. Die Antriebswelle ist dabei für eine Koppelung mit mindestens einer Antriebsmaschine vorgesehen. Zudem weisen der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenträgers und je eines Hohlrades auf. Zumindest funktional sind ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement und ein drittes Schaltelement vorgesehen.According to the invention, a motor vehicle transmission comprises a drive shaft, an output shaft and a first planetary gear set, a second planetary gear set and a third planetary gear set. The drive shaft is provided for coupling to at least one drive machine. In addition, the first planetary gear set, the second planetary gear set and the third planetary gear set each have a first element, a second element and a third element in the form of a sun gear, a planet carrier and a ring gear. At least functionally, a first switching element, a second switching element and a third switching element are provided.
Unter einer jeweiligen „Welle“, wie der Antriebswelle und der Ausgangswelle des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes, ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Kraftfahrzeuggetriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann diese Komponenten dabei bei Kraftflussführung axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel rein radial angebunden wird. Ferner kann die jeweilige Welle, je nach Verlauf und Anbindung an die Komponenten, als Vollwelle, als Hohlwelle oder teilweise als Voll- und teilweise als Hohlwelle gestaltet sein. Alternativ oder ergänzend dazu kann die jeweilige Welle ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.A respective "shaft", such as the drive shaft and the output shaft of the motor vehicle transmission according to the invention, is to be understood in the sense of the invention as a rotatable component of the motor vehicle transmission, via which a force flow can be guided between components. The respective shaft can connect these components to one another axially or radially or even both axially and radially when the force flow is guided. The respective shaft can also be in the form of an intermediate piece, via which a respective component is connected purely radially, for example. Furthermore, depending on the course and connection to the components, the respective shaft can be designed as a solid shaft, as a hollow shaft or partly as a solid and partly as a hollow shaft. Alternatively or additionally, the respective shaft can be designed in one or more parts.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen von Wellen des Kraftfahrzeuggetriebes und der Elemente der Planetenradsätze orientiert sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung eines jeweiligen Bauteils des Getriebes, insbesondere einer jeweiligen Welle oder eines jeweiligen Elements der Planetenradsätze zu verstehen.In the sense of the invention, “axial” means an orientation in the direction of a longitudinal central axis of the Motor vehicle transmission, parallel to which the axes of rotation of shafts of the motor vehicle transmission and the elements of the planetary gear sets are oriented. “Radial” is then understood to mean an orientation in the diameter direction of a respective component of the transmission, in particular a respective shaft or a respective element of the planetary gear sets.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe verfügt über eine Antriebswelle, welche bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe dafür vorgesehen ist, eine antriebsseitige Koppelung zu mindestens einer Antriebsmaschine herzustellen, wobei die Antriebswelle hierbei bevorzugt der Koppelung mit genau einer Antriebsmaschine dient. Dazu ist die Antriebswelle insbesondere mit einer Anschlussstelle ausgestattet, an welcher eine Koppelung der Antriebswelle mit der mindestens einen Antriebsmaschine ausgebildet werden kann. Die Anbindung der mindestens einen Antriebsmaschine an die Anschlussstelle der Antriebswelle ist im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes insbesondere permanent vorgenommen, bevorzugt dann, wenn die Antriebsmaschine als Elektromaschine ausgeführt ist. Alternativ dazu kann aber auch ein zwischenliegendes Anfahrelement, wie beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine Anfahrkupplung, etc., vorgesehen sein, über welches die Antriebswelle an ihrer Anschlussstelle mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt werden kann bzw. ist. Dies wird hierbei insbesondere dann realisiert, wenn die Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine konzipiert ist.The motor vehicle transmission according to the invention has a drive shaft which, in the motor vehicle transmission according to the invention, is provided for establishing a drive-side coupling to at least one drive machine, wherein the drive shaft preferably serves to couple to exactly one drive machine. For this purpose, the drive shaft is in particular equipped with a connection point at which a coupling of the drive shaft to the at least one drive machine can be formed. The connection of the at least one drive machine to the connection point of the drive shaft is in particular permanent in the installed state of the motor vehicle transmission, preferably when the drive machine is designed as an electric machine. Alternatively, however, an intermediate starting element, such as a hydrodynamic torque converter, a starting clutch, etc., can also be provided, via which the drive shaft can be or is coupled to the upstream drive machine at its connection point. This is particularly achieved when the drive machine is designed as an internal combustion engine.
Die Koppelung zwischen der mindestens einen Antriebsmaschine und der Antriebswelle liegt bevorzugt in der Form vor, dass im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes und bei hergestellter Koppelung zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes und einer Drehzahl der Antriebsmaschine stets ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht. So kann im Rahmen der Erfindung zwischen der Antriebswelle und der Antriebsmaschine ggf. noch mindestens eine weitere Übersetzungsstufe, wie beispielsweise eine Stirnradstufe und/oder eine Planetenstufe, vorgesehen sein, über welche eine Vorübersetzung einer Drehbewegung der Antriebsmaschine auf die Antriebswelle darstellbar ist. Bevorzugt dient die Antriebswelle aber einer drehfesten Verbindung mit der mindestens einen Antriebsmaschine.The coupling between the at least one drive machine and the drive shaft is preferably in such a way that, in the installed state of the motor vehicle transmission and when the coupling is established, a fixed speed ratio always prevails between a speed of the drive shaft of the motor vehicle transmission and a speed of the drive machine. Thus, within the scope of the invention, at least one further transmission stage, such as a spur gear stage and/or a planetary stage, can be provided between the drive shaft and the drive machine, via which a pre-transmission of a rotary movement of the drive machine to the drive shaft can be represented. Preferably, however, the drive shaft serves as a rotationally fixed connection to the at least one drive machine.
Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeuggetriebe, welches dafür vorgesehen ist, an der Antriebswelle mit einer Antriebsmaschine in Form einer Elektromaschine verbunden zu werden. Ein Rotor der Elektromaschine kann dabei, wie vorstehend beschrieben, über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit der Antriebswelle des Getriebes gekoppelt sein. Besonders bevorzugt ist ein Rotor der Elektromaschine im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes aber drehfest mit der Antriebswelle verbunden.The motor vehicle transmission is in particular a hybrid or electric vehicle transmission which is intended to be connected to the drive shaft with a drive machine in the form of an electric machine. A rotor of the electric machine can, as described above, be coupled to the drive shaft of the transmission via at least one intermediate gear stage. However, a rotor of the electric machine is particularly preferably connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner in the installed state of the motor vehicle transmission according to the invention.
Die Ausgangswelle ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe insbesondere dafür vorgesehen, eine abtriebsseitige Koppelung des Kraftfahrzeuggetriebes zu Komponenten herzustellen, welche im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des jeweiligen Kraftfahrzeuges auf das Kraftfahrzeuggetriebe folgen.In the motor vehicle transmission according to the invention, the output shaft is particularly intended to establish an output-side coupling of the motor vehicle transmission to components which, in the installed state of the motor vehicle transmission, follow the motor vehicle transmission in the direction of power flow to drive wheels of the respective motor vehicle.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe sind die Antriebswelle und die Ausgangswelle insbesondere koaxial zueinander liegend angeordnet, wobei weiter bevorzugt auch der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz jeweils koaxial zu der Antriebswelle und der Ausgangswelle platziert sind. Hierdurch lässt sich ein in radialer Richtung besonders kompakter Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes verwirklichen.In the motor vehicle transmission according to the invention, the drive shaft and the output shaft are arranged in particular coaxially to one another, with the first planetary gear set, the second planetary gear set and the third planetary gear set also preferably being placed coaxially to the drive shaft and the output shaft. This makes it possible to achieve a particularly compact structure of the motor vehicle transmission in the radial direction.
Der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz setzen sich jeweils aus je einem ersten Element, je einem zweiten Element und je einem dritten Element zusammen, wobei von diesen Elementen dabei jeweils ein Element als je ein Sonnenrad, jeweils ein Element als je ein Planetenträger und jeweils ein Element als je ein Hohlrad ausgestaltet ist. Bevorzugt liegt der einzelne Planetenradsatz hierbei als Minus-Planetensatz vor, bei welchem der jeweilige Planetenträger mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, wobei das mindestens eine Planetenrad dabei sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch dem jeweiligen Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht. Bei einer Ausführung des einzelnen Planetenradsatzes als Minus-Planetensatz handelt es sich dann insbesondere bei dem je einen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Sonnenrad, bei dem je einen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um den jeweiligen Planetenträger und bei dem je einen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Hohlrad. Insbesondere sind in dem jeweiligen Planetenträger hierbei mehrere Planetenräder drehbar gelagert geführt.The first planetary gear set, the second planetary gear set and the third planetary gear set are each made up of a first element, a second element and a third element, with one element of each of these elements being designed as a sun gear, one element as a planet carrier and one element as a ring gear. The individual planetary gear set is preferably a minus planetary gear set, in which the respective planet carrier guides at least one planetary gear in a rotatable manner, with the at least one planetary gear meshing with both the respective sun gear and the respective ring gear. If the individual planetary gear set is designed as a minus planetary gear set, the first element of the respective planetary gear set is the respective sun gear, the second element of the respective planetary gear set is the respective planet carrier and the third element of the respective planetary gear set is the respective ring gear. In particular, several planetary gears are rotatably mounted in the respective planet carrier.
Alternativ dazu könnten einer oder auch mehrere der Planetenradsätze aber auch jeweils als Plus-Planetensatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist in dem jeweiligen Planetenträger dann jeweils mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. Zudem kämmen die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares untereinander. Im Unterschied zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz handelt es sich dann bevorzugt bei dem je einen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Sonnenrad, bei dem je einen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das jeweilige Hohlrad und bei dem je einen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um den jeweiligen Planetenträger. Im Vergleich zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz ist zudem eine Standübersetzung des jeweiligen Planetenradsatzes um Eins zu erhöhen. Wie bereits vorstehend beschrieben, handelt es sich aber bevorzugt bei dem ersten Planetenradsatz, dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz jeweils um je einen Minus-Planetensatz.Alternatively, one or more of the planetary gear sets could also be designed as a plus planetary gear set. In this case, at least one pair of planetary gears is rotatably mounted in the respective planet carrier, of which one planetary gear is connected to the respective sun gear and one planetary gear is connected to the the respective ring gear is in tooth engagement. In addition, the planet gears of the at least one planet gear pair mesh with one another. In contrast to a design as a minus planetary gear set, the first element of the respective planetary gear set is preferably the respective sun gear, the second element of the respective planetary gear set is the respective ring gear, and the third element of the respective planetary gear set is the respective planet carrier. In comparison to a design as a minus planetary gear set, a stationary gear ratio of the respective planetary gear set is also to be increased by one. As already described above, however, the first planetary gear set, the second planetary gear set, and the third planetary gear set are each preferably a minus planetary gear set.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, während das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung stehen. Zudem stehen das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung. Ferner sind sowohl das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes, als auch das dritte Element des dritten Planetenradsatzes jeweils festgesetzt. Das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ist drehfest mit der Ausgangswelle verbunden. Im betätigten Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, ersten Schaltelements ist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit einer Welle verbunden, die im betätigten Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, zweiten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht ist. Die Welle ist außerdem im betätigten Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, dritten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden, wobei zudem zumindest funktional ein viertes Schaltelement vorgesehen ist, in dessen betätigten Zustand die Welle drehfest mit der Ausgangswelle in Verbindung gebracht ist.The invention now includes the technical teaching that the first element of the first planetary gear set is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner, while the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set are connected to one another in a rotationally fixed manner. In addition, the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set are connected to one another in a rotationally fixed manner. Furthermore, both the second element of the second planetary gear set and the third element of the third planetary gear set are each fixed. The second element of the third planetary gear set is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. In the actuated state of the at least functionally provided first switching element, the third element of the second planetary gear set is connected to a shaft in a rotationally fixed manner, which in the actuated state of the at least functionally provided second switching element is connected to the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set. In the actuated state of the at least functionally provided third switching element, the shaft is also connected in a rotationally fixed manner to the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set, wherein a fourth switching element is also provided, at least functionally, in the actuated state of which the shaft is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft.
Eine derartige Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes hat dabei den Vorteil, dass durch die erfindungsgemäßen Koppelungen der drei Planetenradsätze untereinander und bei Darstellung der jeweils betätigten Zustände der zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente unterschiedliche Gänge realisierbar sind, welche insbesondere für die Einbindung einer Antriebsmaschine in Form einer Elektromaschine geeignet sind. Kraftflussführungen in den unterschiedlichen Gängen finden dabei jeweils über die Welle statt, die dazu über die zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente im Einzelnen unterschiedlich innerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes eingebunden werden kann, bei fehlender Betätigung der Schaltelemente aber ansonsten frei drehbar ist. Dies kann dabei auf kompakte Art und Weise und zudem mit niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden.Such a design of a motor vehicle transmission has the advantage that, through the coupling of the three planetary gear sets to one another according to the invention and by representing the respectively actuated states of the at least functionally provided shifting elements, different gears can be realized, which are particularly suitable for the integration of a drive machine in the form of an electric machine. Power flow guidance in the different gears takes place via the shaft, which can be integrated differently within the motor vehicle transmission via the at least functionally provided shifting elements, but is otherwise freely rotatable when the shifting elements are not actuated. This can be realized in a compact manner and also with low manufacturing costs.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe kann ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle geschaltet werden, indem gleichzeitig betätigte Zustände des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements dargestellt werden. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle und der Ausgangswelle, indem gleichzeitig betätigte Zustände des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements dargestellt werden. Ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle kann dadurch dargestellt werden, dass gleichzeitig betätigte Zustände des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements realisiert werden. In vorteilhafter Weise lassen sich hierdurch drei unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle schalten, die bei geeigneter Wahl von Standübersetzungen der Planetenradsätze für die Einbindung einer Antriebsmaschine in Form einer Elektromaschine geeignet sind.In the motor vehicle transmission according to the invention, a first gear can be switched between the drive shaft and the output shaft by simultaneously displaying the states of the first shifting element and the third shifting element. Furthermore, a second gear is created between the drive shaft and the output shaft by simultaneously displaying the states of the first shifting element and the fourth shifting element. A third gear between the drive shaft and the output shaft can be created by simultaneously displaying the states of the second shifting element and the fourth shifting element. In this way, three different gears can advantageously be switched between the drive shaft and the output shaft, which, with a suitable choice of stationary gear ratios of the planetary gear sets, are suitable for the integration of a drive machine in the form of an electric machine.
Optional kann zudem ein zusätzlicher Gang zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle geschaltet werden, indem gleichzeitig betätigte Zustände des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements dargestellt werden. Eine Übersetzung würde in diesem zusätzlichen Gang dabei niedriger sein als im dritten Gang, so dass dieser zusätzliche Gang ggf. als vierter Gang des Kraftfahrzeuggetriebes nutzbar ist. Alternativ oder ergänzend dazu kann zudem ein weiterer Gang zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle dargestellt werden, indem gleichzeitig betätigte Zustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements verwirklicht werden. Eine Übersetzung dieses weiteren Ganges würde dabei zwischen dem zweiten Gang und dem dritten Gang liegen.Optionally, an additional gear can also be switched between the drive shaft and the output shaft by simultaneously displaying the states of the second shifting element and the third shifting element. A gear ratio in this additional gear would be lower than in the third gear, so that this additional gear can possibly be used as the fourth gear of the motor vehicle transmission. Alternatively or in addition to this, a further gear can also be displayed between the drive shaft and the output shaft by simultaneously displaying the states of the first shifting element and the second shifting element. A gear ratio of this further gear would be between the second gear and the third gear.
Unter einer „drehfesten Verbindung“ von Bauteilen des Getriebes ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass diese drehfest miteinander verbundenen bzw. drehfest miteinander in Verbindung stehenden Bauteile starr miteinander verbunden sind und somit stets dieselbe Drehzahl aufweisen. Dabei können die drehfest miteinander verbundenen bzw. drehfest miteinander in Verbindung stehenden Bauteile als separate Bauteile vorliegen, die aneinander befestigt sind. Alternativ können drehfest miteinander verbundene bzw. drehfest miteinander in Verbindung stehende Bauteile auch einteilig ausgeführt sein und liegen somit gemeinsam als eine Komponente vor, wobei dies insbesondere dann verwirklicht ist, wenn diese Bauteile räumlich dicht beieinander liegend angeordnet sind.For the purposes of the invention, a “torsion-proof connection” of components of the transmission means that these components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or are connected to one another in a rotationally fixed manner are rigidly connected to one another and thus always have the same speed. The components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or are connected to one another in a rotationally fixed manner can be present as separate components that are attached to one another. Alternatively, components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or are connected to one another in a rotationally fixed manner can also be made in one piece. and thus exist together as one component, whereby this is particularly the case when these components are arranged spatially close to one another.
Vorliegend sind das erste Element des ersten Planetenradsatzes und die Antriebswelle permanent drehfest miteinander verbunden, so dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes und die Antriebswelle stets gemeinsam rotieren. Ferner stehen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes permanent drehfest miteinander in Verbindung und rotieren dementsprechend stets gemeinsam. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes sind permanent drehfest miteinander verbunden und rotieren somit stets gemeinsam. Zudem besteht zwischen dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und der Ausgangswelle eine permanente, drehfeste Verbindung, wodurch das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und die Ausgangswelle stets dieselbe Drehzahl aufweisen. Des Weiteren ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes permanent an einer Drehbewegung gehindert, wozu das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt ist. Ebenso steht auch das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ständig still, indem das dritte Element des dritten Planetenradsatzes permanent festgesetzt ist.In this case, the first element of the first planetary gear set and the drive shaft are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the first element of the first planetary gear set and the drive shaft always rotate together. Furthermore, the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner and therefore always rotate together. The third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner and therefore always rotate together. In addition, there is a permanent, rotationally fixed connection between the second element of the third planetary gear set and the output shaft, so that the second element of the third planetary gear set and the output shaft always have the same speed. Furthermore, the second element of the second planetary gear set is permanently prevented from rotating, for which purpose the second element of the second planetary gear set is permanently fixed. Likewise, the third element of the third planetary gear set is constantly stationary because the third element of the third planetary gear set is permanently fixed.
Im Rahmen der Erfindung wird ein festgesetzter Zustand einer Komponente des Kraftfahrzeuggetriebes insbesondere durch drehfeste Verbindung mit einem permanent feststehenden Bauteil realisiert, bei welchen es sich um ein Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes, einen Teil des Gehäuses oder eine hiermit ständig drehfest verbundene Komponente handeln kann. Im Falle eines permanent festgesetzten Zustandes könnte die jeweilige Komponente dabei auch einstückig mit dem feststehenden Bauteil ausgestaltet sein. So könnten vorliegend das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und/oder das dritte Element des dritten Planetenradsatzes auch durch ein permanent feststehendes Bauteil gebildet sein.Within the scope of the invention, a fixed state of a component of the motor vehicle transmission is achieved in particular by a rotationally fixed connection to a permanently fixed component, which can be a housing of the motor vehicle transmission, a part of the housing or a component permanently connected to it in a rotationally fixed manner. In the case of a permanently fixed state, the respective component could also be designed as one piece with the fixed component. In the present case, the second element of the second planetary gear set and/or the third element of the third planetary gear set could also be formed by a permanently fixed component.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe verfügt zumindest funktional über ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement sowie ein viertes Schaltelement, wobei bevorzugt bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe dabei zumindest von der Funktion her genau vier Schaltelemente vorhanden sind. Dass ein jeweiliges Schaltelement „zumindest funktional“ vorgesehen ist, bedeutet im Sinne der Erfindung, dass bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe zumindest die jeweilige Funktion des jeweiligen Schaltelements abgebildet ist. Die Schaltelemente können dabei im Einzelnen tatsächlich physisch als Einzelschaltelement vorliegen oder ihre Funktion wird durch eine andere Komponente abgebildet, wie beispielsweise eine Schalteinrichtung. Eine die Funktion abbildende Komponente kann hierbei dann die Funktion von zwei oder mehr Schaltelementen in einer Einrichtung vereinigen.The motor vehicle transmission according to the invention has at least a first shifting element, a second shifting element, a third shifting element and a fourth shifting element, with the motor vehicle transmission according to the invention preferably having exactly four shifting elements, at least in terms of function. The fact that a respective shifting element is provided "at least functionally" means in the sense of the invention that at least the respective function of the respective shifting element is represented in the motor vehicle transmission according to the invention. The shifting elements can actually be physically present as a single shifting element or their function is represented by another component, such as a switching device. A component that represents the function can then combine the function of two or more shifting elements in one device.
Eine Darstellung eines betätigten Zustands des zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements hat dabei zur Folge, dass das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der Welle in Verbindung gebracht ist. Wird ein betätigter Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, zweiten Schaltelements dargestellt, so wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes sowie dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes hergestellt. Bei Darstellung des betätigten Zustands des zumindest funktional vorgesehenen, dritten Schaltelements wird die Welle drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden, wohingegen ein betätigter Zustand des zumindest funktional vorgesehenen, vierten Schaltelements eine drehfeste Verbindung der Welle mit der Ausgangswelle zur Folge hat.A representation of an actuated state of the at least functionally provided switching element results in the third element of the second planetary gear set being connected to the shaft in a rotationally fixed manner. If an actuated state of the at least functionally provided second switching element is shown, a rotationally fixed connection is established between the shaft and the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set. When the actuated state of the at least functionally provided third switching element is shown, the shaft is connected in a rotationally fixed manner to the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set, whereas an actuated state of the at least functionally provided fourth switching element results in a rotationally fixed connection of the shaft to the output shaft.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet eine Anordnung eines zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements zwischen zwei Komponenten, dass diese Komponenten nicht permanent miteinander gekoppelt sind, sondern eine Koppelung erst durch Darstellung eines betätigten Zustands des zumindest funktional vorgesehenen, zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen wird. Dabei bedeutet ein betätigter Zustand des zumindest funktional vorgesehenen Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Komponenten in ihren Drehbewegungen angleicht. Wird dabei zumindest die Funktion eines formschlüssigen Schaltelements abgebildet, so werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Komponenten unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle einer Abbildung zumindest der Funktion eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach Darstellung eines betätigten Zustands desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Komponenten bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Komponenten über das zumindest funktional vorgesehene Schaltelement bezeichnet.In the context of the invention, an arrangement of an at least functionally provided switching element between two components means that these components are not permanently coupled to one another, but rather that a coupling is only made by displaying an actuated state of the at least functionally provided, intermediate switching element. In this case, an actuated state of the at least functionally provided switching element within the meaning of the invention means that the switching element in question is transferred to a closed state and subsequently adjusts the rotational movements of the components directly coupled to it. If at least the function of a positive switching element is depicted, the components directly connected to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed, while in the case of a depiction of at least the function of a non-positive switching element, speed differences between the components can exist even after displaying an actuated state of the same. This intended or unintended state is nevertheless referred to in the context of the invention as a rotationally fixed connection of the respective components via the at least functionally provided switching element.
Besonders bevorzugt kann bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe neben einer Schaltung der unterschiedlichen Gänge auch eine Neutralschaltung realisiert werden, indem bei keinem der zumindest funktional vorgesehenen Schaltelemente ein betätigter Zustand dargestellt wird. Dadurch ist die Welle frei drehbar und damit auch die Antriebswelle von der Ausgangswelle entkoppelt. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein Abkoppeln der mindestens einen, an der Antriebswelle angebundenen Antriebsmaschine verwirklicht werden.Particularly preferably, in the motor vehicle transmission according to the invention, in addition to switching the different gears, a neutral switching can also be implemented by not an actuated state is represented by one of the at least functionally provided switching elements. This allows the shaft to rotate freely and thus also decouples the drive shaft from the output shaft. This advantageously enables the at least one drive machine connected to the drive shaft to be decoupled.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement durch eine gemeinsame Schalteinrichtung gebildet, welche ein Koppelelement aufweist. Dabei kann das Koppelelement in einer ersten Schaltstellung und in einer zweiten Schaltstellung jeweils positioniert werden, wobei das Koppelelement in der ersten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des ersten Schaltelements abbildet und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der Welle verbindet. In der zweiten Schaltstellung bildet das Koppelelement funktional einen betätigten Zustand des zweiten Schaltelements ab und bringt das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der Welle in Verbindung. In diesem Fall wird also die Funktion des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements durch eine Schalteinrichtung abgebildet, was eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht. Zudem kann hierdurch für eine Betätigung der beiden Schaltelemente eine Stellaktuatorik vorgesehen werden, über welche das Koppelelement in den jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen positioniert werden kann. In diesem Fall kann dann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe allerdings nicht mehr der weitere Gang geschaltet werden, für dessen Darstellung gleichzeitig betätigt Zustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements zu realisieren sind. Bevorzugt kann das Koppelelement zwischen den Schaltstellungen noch in einer Neutralstellung positioniert werden, in welcher jeweils keiner der betätigten Zustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements Schaltelemente dargestellt ist.According to one embodiment, the first switching element and the second switching element are formed by a common switching device which has a coupling element. The coupling element can be positioned in a first switching position and in a second switching position, wherein the coupling element in the first switching position functionally represents an actuated state of the first switching element and connects the third element of the second planetary gear set to the shaft in a rotationally fixed manner. In the second switching position, the coupling element functionally represents an actuated state of the second switching element and connects the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set to the shaft in a rotationally fixed manner. In this case, the function of the first switching element and the second switching element is represented by a switching device, which enables a particularly compact arrangement. In addition, an actuating mechanism can be provided for actuating the two switching elements, via which the coupling element can be positioned in the different switching positions. In this case, however, the transmission according to the invention can no longer engage the next gear, for the representation of which simultaneously actuated states of the first switching element and the second switching element are to be realized. Preferably, the coupling element can still be positioned in a neutral position between the switching positions, in which neither of the actuated states of the first switching element and the second switching element are represented.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist das Koppelelement der Schalteinrichtung drehfest und zwischen den beiden Schaltstellungen axial verschiebbar an einer ersten Verzahnung geführt, die drehfest mit der Welle verbunden ist. Dabei fasst das Koppelelement der Schalteinrichtung in der ersten Schaltstellung in eine zweite Verzahnung ein, die drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Hingegen gelangt das Koppelelement der Schalteinrichtung in der zweiten Schaltstellung mit einer dritten Verzahnung in Zahneingriff, welche drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Insbesondere ist das Koppelelement der Schalteinrichtung dabei als Schiebemuffe gestaltet, wobei die Verzahnungen weiter bevorzugt als Klauenverzahnungen ausgeführt sind, so dass über die Schalteinrichtung die Funktion von unsynchronisierten Klauenschaltelementen abgebildet wird. Im Rahmen der Erfindung könnten das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement aber auch als Einzelschaltelemente vorliegen, wobei die beiden Schaltelemente in diesem Fall insbesondere als formschlüssige Schaltelemente und hierbei besonders bevorzugt als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgestaltet sind. Alternativ kommt aber auch eine Ausführung als Sperrsynchronisationen oder als kraftschlüssige Schaltelemente in Betracht, insbesondere als Lamellenschaltelemente.In a further development of the aforementioned embodiment, the coupling element of the switching device is guided in a rotationally fixed manner and axially displaceable between the two switching positions on a first toothing which is rotationally fixedly connected to the shaft. In the first switching position, the coupling element of the switching device engages in a second toothing which is rotationally fixedly connected to the third element of the second planetary gear set. In contrast, in the second switching position, the coupling element of the switching device comes into mesh with a third toothing which is rotationally fixedly connected to the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set. In particular, the coupling element of the switching device is designed as a sliding sleeve, with the toothings preferably being designed as claw toothings, so that the function of unsynchronized claw switching elements is reproduced via the switching device. Within the scope of the invention, the first switching element and the second switching element could also be in the form of individual switching elements, with the two switching elements in this case being designed in particular as positive-locking switching elements and particularly preferably as unsynchronized claw switching elements. Alternatively, however, a design as locking synchronizations or as non-positive switching elements is also possible, in particular as multi-disk switching elements.
Alternativ, bevorzugt aber ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform ist es eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement durch eine gemeinsame Schalteinrichtung gebildet sind, welche ein Koppelelement aufweist. Das Koppelelement kann in einer ersten Schaltstellung und in einer zweiten Schaltstellung jeweils positioniert werden, wobei das Koppelelement in der ersten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des dritten Schaltelements abbildet und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit der Welle verbindet. Dagegen bildet das Koppelelement in der zweiten Schaltstellung funktional einen betätigten Zustand des vierten Schaltelements ab und bringt die Welle drehfest mit der Ausgangswelle in Verbindung. Hierdurch lässt sich die Funktion des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements durch eine Schalteinrichtung und damit auf kompakte Art und Weise abbilden. Für die Darstellung der betätigten Zustände ist dadurch ferner nur eine gemeinsame Stellaktuatorik notwendig, über welche das Koppelelement in den jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen positioniert werden kann. Bevorzugt kann das Koppelelement zwischen den Schaltstellungen noch in einer Neutralstellung positioniert werden, in welcher jeweils keiner der betätigten Zustände des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements dargestellt ist.Alternatively, but preferably in addition to the aforementioned embodiment, it is a possible embodiment of the invention that the third switching element and the fourth switching element are formed by a common switching device which has a coupling element. The coupling element can be positioned in a first switching position and in a second switching position, wherein the coupling element in the first switching position functionally represents an actuated state of the third switching element and connects the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set to the shaft in a rotationally fixed manner. In contrast, the coupling element in the second switching position functionally represents an actuated state of the fourth switching element and connects the shaft to the output shaft in a rotationally fixed manner. This allows the function of the third switching element and the fourth switching element to be represented by a switching device and thus in a compact manner. To represent the actuated states, only one common actuating mechanism is required, via which the coupling element can be positioned in the different switching positions. Preferably, the coupling element can still be positioned in a neutral position between the switching positions, in which none of the actuated states of the third switching element and the fourth switching element are shown.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Schalteinrichtung dabei insbesondere so gestaltet, dass das Koppelelement der Schalteinrichtung drehfest und axial zwischen den beiden Schaltstellungen an einer ersten Verzahnung verschiebbar geführt ist, die drehfest mit der Welle verbunden ist. In der ersten Schaltstellung fasst das Koppelelement dann in eine zweite Verzahnung ein, die drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Bei Überführung in die zweite Schaltstellung gelangt das Koppelelement mit einer dritten Verzahnung in Zahneingriff, welche drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist. Hierbei ist das Koppelelement der Schalteinrichtung insbesondere als Schiebemuffe gestaltet, wobei die Verzahnungen dabei bevorzugt als Klauenverzahnungen ausgeführt sind, so dass über die Schalteinrichtung die Funktion von unsynchronisierten Klauenschaltelementen abgebildet wird. Alternativ könnten das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement aber auch als Einzelschaltelemente vorliegen, wobei die beiden Schaltelemente in diesem Fall insbesondere als formschlüssige Schaltelemente und hierbei besonders bevorzugt als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt sind. Weiter alternativ könnten Einzelschaltelemente aber auch als Sperrsynchronisationen oder als kraftschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein, insbesondere in Form von Lamellenschaltelementen.In a further development of the aforementioned design option, the switching device is designed in particular such that the coupling element of the switching device is guided in a rotationally fixed manner and can be moved axially between the two switching positions on a first toothing which is rotationally fixedly connected to the shaft. In the first switching position, the coupling element then engages in a second toothing which is rotationally fixedly connected to the second element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set. When transferred to the second switching position, the coupling element comes into contact with a third toothing Tooth engagement, which is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. In this case, the coupling element of the switching device is designed in particular as a sliding sleeve, with the teeth preferably being designed as claw teeth, so that the function of unsynchronized claw switching elements is reproduced via the switching device. Alternatively, the third switching element and the fourth switching element could also be present as individual switching elements, with the two switching elements in this case being designed in particular as positive switching elements and particularly preferably as unsynchronized claw switching elements. Further alternatively, individual switching elements could also be designed as locking synchronizations or as non-positive switching elements, in particular in the form of multi-disk switching elements.
Bevorzugt ist die das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement bildende Schalteinrichtung axial zumindest überdeckend mit dem dritten Planetenradsatz angeordnet sowie radial umliegend des dritten Planetenradsatzes platziert ist. Hierdurch lässt sich eine axiale Baulänge des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes reduzieren.Preferably, the switching device forming the third switching element and the fourth switching element is arranged axially at least overlapping the third planetary gear set and is placed radially surrounding the third planetary gear set. This makes it possible to reduce the axial length of the motor vehicle transmission according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe sind besonders bevorzugt sowohl eine das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement bildende Schalteinrichtung, als auch eine das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement bildende Schalteinrichtung realisiert. Dabei kann jeder Schalteinrichtung eine eigene Stellaktuatorik zugeordnet oder aber eine Schaltwalze vorgesehen sein, um die Koppelelemente der Schalteinrichtungen zu betätigen.In the motor vehicle transmission according to the invention, both a switching device forming the first switching element and the second switching element and a switching device forming the third switching element and the fourth switching element are particularly preferably implemented. Each switching device can be assigned its own actuating mechanism or a switching drum can be provided in order to actuate the coupling elements of the switching devices.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgangswelle mit einem Differentialradsatz gekoppelt, welcher die Ausgangswelle mit zwei Abtriebswellen koppelt. Dabei fungiert der Differentialradsatz insbesondere als Querdifferential und ist bevorzugt nach Art eines Kegelraddifferentials ausgeführt. Über das so gebildete Querdifferential wird dabei bevorzugt eine Verteilung einer auf die Ausgangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes übertragene Antriebsbewegung auf die Abtriebswellen vorgenommen, welche dabei bevorzugt einer Kraftfahrzeugantriebsachse zugeordnet sind. Der Differentialradsatz kann allerdings auch die Funktion eines Längsdifferentials haben, über welches eine Verteilung einer Antriebsleistung auf mehrere Antriebsachsen vorgenommen werden kann. Zudem kann der Differentialradsatz im Rahmen der Erfindung auch als Planetenraddifferential, als Stirnraddifferential, etc. gestaltet sein.According to one embodiment of the invention, the output shaft is coupled to a differential gear set, which couples the output shaft to two output shafts. The differential gear set functions in particular as a transverse differential and is preferably designed in the manner of a bevel gear differential. The transverse differential thus formed is preferably used to distribute a drive movement transmitted to the output shaft of the motor vehicle transmission to the output shafts, which are preferably assigned to a motor vehicle drive axle. The differential gear set can, however, also have the function of a longitudinal differential, via which a drive power can be distributed to several drive axles. In addition, the differential gear set can also be designed as a planetary gear differential, a spur gear differential, etc. within the scope of the invention.
Insbesondere ist die Ausgangswelle dabei mit einem Eingangselement gekoppelt, bei welchem es sich bevorzugt um einen Differentialkorb des Differentialradsatzes handelt. Bei Verwendung des Differentialradsatzes als Querdifferential und einem Einbau des Kraftfahrzeuggetriebes quer zu einer Fahrtrichtung des zugehörigen Kraftfahrzeuges ist die Ausgangswelle dann bevorzugt drehfest mit dem Eingangselement verbunden. Dies ist auch dann insbesondere realisiert, wenn der Differentialradsatz als Längsdifferential fungiert und das Kraftfahrzeuggetriebe in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Bei Einbau des Kraftfahrzeuggetriebes in Fahrtrichtung und Verwendung des Differentialradsatzes als Querdifferential ist hingegen insbesondere eine Koppelung der Ausgangswelle mit dem Eingangselement über einen Kegeltrieb vollzogen. Ein derartiger Kegeltrieb kommt zudem auch bevorzugt dann zur Anwendung, wenn der Differentialradsatz als Längsdifferential zur Anwendung kommt und das Kraftfahrzeuggetriebe quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist.In particular, the output shaft is coupled to an input element, which is preferably a differential cage of the differential gear set. When the differential gear set is used as a transverse differential and the motor vehicle transmission is installed transversely to a direction of travel of the associated motor vehicle, the output shaft is then preferably connected to the input element in a rotationally fixed manner. This is also achieved in particular when the differential gear set functions as a longitudinal differential and the motor vehicle transmission is aligned in the direction of travel of the motor vehicle. When the motor vehicle transmission is installed in the direction of travel and the differential gear set is used as a transverse differential, the output shaft is coupled to the input element via a bevel drive. A bevel drive of this type is also preferably used when the differential gear set is used as a longitudinal differential and the motor vehicle transmission is aligned transversely to the direction of travel.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Planetenradsätze auf eine Anschlussstelle der Antriebswelle, welche der Koppelung der Antriebswelle mit der Antriebsmaschine dient, in einer Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und dritter Planetenradsatz angeordnet. Hierdurch kann ein geeigneter Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes erreicht werden. Sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement des Kraftfahrzeuggetriebes zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, so ist diese Schalteinrichtung axial zwischen dem zweiten Planentenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen, wobei die Schalteinrichtung zudem insbesondere radial umliegend zu dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz angeordnet ist. Sind das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, so kann diese Schalteinrichtung, wie vorstehend bereits beschrieben, axial zumindest überdeckend mit dem dritten Planetenradsatz angeordnet sowie radial umliegend des dritten Planetenradsatzes platziert sein. Alternativ kann die das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement bildende Schalteinrichtung aber auch axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen sein. Dabei ist die Schalteinrichtung dann ferner insbesondere radial umliegend zu dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz angeordnet.According to one embodiment of the invention, the planetary gear sets are arranged on a connection point of the drive shaft, which serves to couple the drive shaft to the drive machine, in a sequence of first planetary gear set, second planetary gear set and third planetary gear set. This makes it possible to achieve a suitable structure of the motor vehicle transmission according to the invention. If the first shifting element and the second shifting element of the motor vehicle transmission are combined to form a shifting device, this shifting device is provided axially between the second planetary gear set and the third planetary gear set, wherein the shifting device is also arranged in particular radially surrounding the second planetary gear set and the third planetary gear set. If the third shifting element and the fourth shifting element are combined to form a shifting device, this shifting device can, as already described above, be arranged axially at least overlapping the third planetary gear set and placed radially surrounding the third planetary gear set. Alternatively, the shifting device forming the third shifting element and the fourth shifting element can also be provided axially between the second planetary gear set and the third planetary gear set. In this case, the switching device is then further arranged in particular radially surrounding the second planetary gear set and the third planetary gear set.
Im Rahmen der Erfindung wäre es prinzipiell auch denkbar, den ersten Planetenradsatz axial zumindest überdeckend mit dem zweiten Planetenradsatz zu platzieren sowie radial innenliegend des zweiten Planetenradsatzes anzuordnen. Dabei ist mit „axial zumindest überdeckend“ gemeint, dass zumindest ein Teil des ersten Planetenradsatzes axial in einer Ebene mit zumindest einem Teil des zweiten Planetenradsatzes liegt. Bevorzugt überdecken der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz dann axial überwiegend oder sogar vollständig, wodurch der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz axial in einer gemeinsamen Ebene platziert sind. In Kombination mit der radial innenliegenden Anordnung des ersten Planetenradsatzes kann hierdurch eine geschachtelte Anordnung der beiden Planetenradsätze realisiert und damit eine axial kurze Bauweise verwirklicht werden. Bevorzugt sind der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz dann axial zwischen einer Anschlussstelle der Antriebswelle, welche der Koppelung der Antriebswelle mit der mindestens einen Antriebsmaschine dient, und dem dritten Planetenradsatz angeordnet. Alternativ oder ergänzend dazu könnten das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes dabei auch einstückig ausgestaltet sein.Within the scope of the invention, it would also be conceivable in principle to place the first planetary gear set axially at least overlapping the second planetary gear set and to arrange it radially inside the second planetary gear set. “Axially at least overlapping” means that at least a part of the first planetary gear set is axially in a plane with at least a part of the second planetary gear set. Preferably, the first planetary gear set and the second planetary gear set then overlap axially predominantly or even completely, whereby the first planetary gear set and the second planetary gear set are placed axially in a common plane. In combination with the radially inner arrangement of the first planetary gear set, this makes it possible to create a nested arrangement of the two planetary gear sets and thus achieve an axially short design. Preferably, the first planetary gear set and the second planetary gear set are then arranged axially between a connection point of the drive shaft, which serves to couple the drive shaft to the at least one drive machine, and the third planetary gear set. Alternatively or additionally, the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set could also be designed as one piece.
Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Antriebseinheit, die neben einer Elektromaschine ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Varianten aufweist. Dabei ist ein Rotor der Elektromaschine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt. Die Elektromaschine kann dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden. Hierdurch kann eine Antriebseinheit geschaffen werden, welche für die Anwendung bei einem Kraftfahrzeug in Form eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges geeignet ist.The invention also relates to a drive unit which, in addition to an electric machine, has a motor vehicle transmission according to one or more of the variants described above. A rotor of the electric machine is coupled to the drive shaft of the motor vehicle transmission. Within the scope of the invention, the electric machine can be operated in particular as a generator on the one hand and as an electric motor on the other. This makes it possible to create a drive unit which is suitable for use in a motor vehicle in the form of an electric or hybrid vehicle.
Die Elektromaschine kann dabei drehfest mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes verbunden sein, wobei die Elektromaschine dann koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist. Hierdurch laufen die Antriebswelle und der Rotor der Elektromaschine im Betrieb unter derselben Drehzahl. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass der Rotor der Elektromaschine drehfest mit einer Zwischenwelle des Kraftfahrzeuggetriebes verbunden ist, welche über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass die Elektromaschine dann ggf. achsversetzt zu der Antriebswelle liegt. Hierbei kommt je nach Ausführung der mindestens einen Übersetzungsstufe aber auch eine koaxiale Anordnung der Elektromaschine zu der Antriebswelle infrage.The electric machine can be connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft of the motor vehicle transmission, with the electric machine then being arranged coaxially to the drive shaft. As a result, the drive shaft and the rotor of the electric machine run at the same speed during operation. Alternatively, it is also conceivable that the rotor of the electric machine is connected in a rotationally fixed manner to an intermediate shaft of the motor vehicle transmission, which is coupled to the drive shaft via at least one gear ratio, so that the electric machine may then be axially offset from the drive shaft. Depending on the design of the at least one gear ratio, a coaxial arrangement of the electric machine to the drive shaft is also possible.
Eine entsprechend einer der vorgenannten Varianten ausgeführte Antriebseinheit ist insbesondere Teil einer elektrisch antreibbare Kraftfahrzeugantriebsachse, welche dabei für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug vorgesehen ist. Bevorzugt weist das Kraftfahrzeuggetriebe dabei einen Differentialradsatz auf, welcher mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und dabei die Ausgangswelle mit Abtriebswellen koppelt. Jede der Abtriebswellen ist dabei je einem Antriebsrad der Kraftfahrzeugantriebsachse zugeordnet.A drive unit designed according to one of the aforementioned variants is in particular part of an electrically driven motor vehicle drive axle, which is intended for an electric or hybrid vehicle. The motor vehicle transmission preferably has a differential gear set which is coupled to the output shaft and couples the output shaft to output shafts. Each of the output shafts is assigned to a drive wheel of the motor vehicle drive axle.
Eine vorgenannte Kraftfahrzeugantriebsachse ist im Rahmen der Erfindung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgesehen, bei welchem es sich um einen PKW oder um ein Nutzfahrzeug handeln kann. Ein Nutzfahrzeug kann dabei als zumindest teilweise elektrisch angetriebener Transporter oder leichter bis mittelschwerer Bus oder Lkw vorliegen.Within the scope of the invention, an aforementioned motor vehicle drive axle is provided in a hybrid or electric vehicle, which can be a passenger car or a commercial vehicle. A commercial vehicle can be an at least partially electrically powered van or a light to medium-weight bus or truck.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; -
3 ein beispielhaftes Schaltschema eines Kraftfahrzeuggetriebes der Antriebseinheit aus1 oder 2 ; und -
4 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic view of a drive unit according to an embodiment of the invention; -
2 a schematic representation of a drive unit according to a further embodiment of the invention; -
3 an exemplary circuit diagram of a motor vehicle transmission of the drive unit from1 or2 ; and -
4 a schematic view of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the invention.
Aus
Das Kraftfahrzeuggetriebe 3 weist neben einer Antriebswelle 6 und einer Ausgangswelle 7 drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 auf, die sich jeweils aus je einem ersten Element E11 bzw. E12 bzw. E13, je einem zweiten Element E21 bzw. E22 bzw. E23 sowie je einem dritten Element E31 bzw. E32 bzw. E33 zusammensetzen. Dabei handelt es sich bei dem jeweiligen ersten Element E11 bzw. E12 bzw. E13 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 um ein jeweiliges Sonnenrad, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als ein jeweiliger Planetenträger ausgeführt ist. Zudem liegt das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als ein jeweiliges Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 vor.In addition to a
In dem jeweiligen Planetenträger des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 ist dabei jeweils mindestens je ein Planetenrad drehbar gelagert, welches sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch dem jeweiligen Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 im Zahneingriff steht. Insofern sind die Planetenradsätze P1, P2 und P3 vorliegend als Minus-Planetensätze ausgeführt. Im Rahmen der Erfindung kommt aber auch eine Ausführung eines oder mehrere der Planetenradsätze P1 bis P3 als Plus-Planetensatz infrage, wozu im Vergleich zu der jeweiligen Ausführung als Minus-Planetensatz das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 durch den jeweiligen Planetenträger zu bilden ist. Ferner ist eine Standübersetzung bei Ausführung des jeweiligen Planetenradsatzes als Plus-Planetensatz im Vergleich zu einer Ausführung als Minus-Planetensatz um Eins zu erhöhen. Bei einem Plus-Planetensatz ist in dem jeweiligen Planetenträger mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. Zudem stehen die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares untereinander im Zahneingriff.In the respective planet carrier of the respective planetary gear set P1 or P2 or P3, at least one planetary gear is rotatably mounted, which meshes with both the respective sun gear and the respective ring gear of the respective planetary gear set P1 or P2 or P3. In this respect, the planetary gear sets P1, P2 and P3 are designed as minus planetary sets. Within the scope of the invention, however, a design of one or more of the planetary gear sets P1 to P3 as a plus planetary set is also possible, for which, in comparison to the respective design as a minus planetary set, the respective second element E21 or E22 or E23 is to be formed by the respective ring gear and the respective third element E31 or E32 or E33 is to be formed by the respective planet carrier. Furthermore, a stationary transmission ratio is to be increased by one when the respective planetary gear set is designed as a plus planetary set compared to a design as a minus planetary set. In a plus planetary gear set, at least one pair of planetary gears is rotatably mounted in the respective planet carrier, of which one planetary gear meshes with the respective sun gear and one planetary gear meshes with the respective ring gear. In addition, the planetary gears of the at least one pair of planetary gears mesh with one another.
Vorliegend ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden, welche zudem drehfest mit dem Rotor 5 der Elektromaschine 2 in Verbindung steht. Insofern sind auch das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und der Rotor 5 über die Antriebswelle 6 drehfest miteinander verbunden, wodurch das erste Element E11 und der Rotor 5 stets unter derselben Drehzahl rotieren. Im Rahmen der Erfindung kann die Antriebswelle 6 dabei einstückig mit dem Rotor 5 der Elektromaschine 2 und/oder mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ausgestaltet sein.In the present case, the first element E11 of the first planetary gear set P1 is connected in a rotationally fixed manner to the
Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ist permanent drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden, so dass auch diese beiden Elemente E21 und E13 ständig unter derselben Drehzahl laufen. Diese Verbindung ist dabei über eine Welle 8 hergestellt, wobei die Welle 8 dabei einteilig mit zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und/oder mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ausgeführt sein könnte.The second element E21 of the first planetary gear set P1 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first element E13 of the third planetary gear set P3, so that these two elements E21 and E13 also constantly run at the same speed. This connection is made via a
Ferner stehen das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig drehfest miteinander in Verbindung, wobei die drehfeste Verbindung dabei über eine Welle 9 realisiert ist, die einstückig mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und/oder mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ausgebildet sein könnte.Furthermore, the third element E31 of the first planetary gear set P1 and the first element E12 of the second planetary gear set P2 are constantly connected to one another in a rotationally fixed manner, wherein the rotationally fixed connection is realized via a
Wie zudem in
Die Ausgangswelle 7 ist neben dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 zudem permanent drehfest mit einem Differentialkorb 13 eines Differentialradsatzes 14 verbunden. Dieser Differentialradsatz 14 ist dabei als Kegelraddifferential ausgeführt, welches auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise ein über die Ausgangswelle 7 in den Differentialkorb 13 eingeleitetes Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen 15 und 16 aufteilt. Dabei ermöglicht der Differentialradsatz 14 Drehzahldifferenzen zwischen den Abtriebswellen 15 und 16.In addition to the second element E23 of the third planetary gear set P3, the
Des Weiteren verfügt das Kraftfahrzeuggetriebe 3 über zwei Schalteinrichtungen 17 und 18. Die Schalteinrichtung 17 weist ein Koppelelement 19 in Form einer Schiebemuffe auf, die ist dabei drehfest und axial verschiebbar an einer Verzahnung 20 geführt, welche an der Welle 12 ausgestaltet ist. Axiale Verschiebungen des Koppelelements 17 an der Verzahnung 20 der Welle 12 können dabei über einen - vorliegend nicht weiter gezeigten - Stellaktuator vorgenommen werden, der bevorzugt als elektromechanischer Stellaktuator ausgeführt ist.Furthermore, the motor vehicle transmission 3 has two
Das Koppelelement 19 kann über den Stellaktuator zwischen zwei unterschiedlichen Schaltstellungen bewegt werden, in welchen im Einzelnen jeweils ein Zahneingriff des Koppelelements 19 in je eine zugehörige Verzahnung 21 bzw. 22 vorgenommen ist. Die Verzahnung 21 ist hierbei drehfest mit der Welle 11 und damit auch dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, während die Verzahnung 22 drehfest mit der Welle 9 in Verbindung steht und damit auch drehfest mit dem dritten Element E3 1 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem ersten Element E1 2 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist.The
Durch die Schalteinrichtung 17 wird dabei die Funktion von zwei Schaltelementen A und B abgebildet, deren jeweiligen betätigten Zustand die Schalteinrichtung 17 in je einem ihrer Schaltzustände darstellt. So wird ein betätigter Zustand des Schaltelements A in einer ersten Schaltstellung des Koppelelements 17 realisiert, in welcher das Koppelelement 19 in die Verzahnung 21 einfasst und damit die Welle 11 drehfest mit der Welle 12 verbindet. Dies hat dementsprechend auch eine drehfeste Verbindung des dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der Welle 12 zur Folge.The switching
Aus der ersten Schaltstellung kann das Koppelelement 19 über den Stellaktuator in eine Neutralstellung bewegt werden, in welcher über das Koppelelement 19 keine Koppelung der Welle 12 vorgenommen ist. Neben einer Überführung des Koppelelements 19 in die erste Schaltstellung kann das Koppelelement 19 zudem aus der Neutralstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt werden, in welcher ein Zahneingriff des Koppelelements 19 mit der Verzahnung 22 stattfindet und der betätigte Zustand des Schaltelements B dargestellt ist. Hierdurch verbindet das Koppelelement 19 die Welle 12 drehfest mit der Welle 9 und damit auch mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2.From the first switching position, the
Die Schalteinrichtung 18 bildet die Funktion von zwei weiteren Schaltelementen C und D ab und verfügt über ein Koppelelement 23, welches ebenfalls als Schaltmuffe gestaltet ist. Auch das Koppelelement 23 ist drehfest und axial verschiebbar an der Welle 12 geführt, wozu seitens der Welle 12 eine zugehörige Verzahnung 24 ausgebildet ist. Über einen - vorliegend nicht weiter gezeigten - Stellaktuator kann das Koppelelement 23 in einer ersten Schaltstellung, in einer zweiten Schaltstellung sowie in einer zwischenliegende Neutralstellung jeweils positioniert werden, wobei das Koppelelement in der ersten Schaltstellung in eine Verzahnung 25 einfasst, die drehfest mit der Welle 8 verbunden ist. Dies hat zur Folge, dass die Welle 12 über das Koppelelement 23 drehfest mit der Welle 8 und damit auch mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 in Verbindung gebracht ist. Dies entspricht dabei einem betätigten Zustand des Schaltelements C.The switching
Wird das Koppelelement 23 aus der ersten Schaltstellung in die zwischenliegende Neutralstellung überführt, so ist hingegen keine Koppelung der Welle 12 über das Koppelelement 23 der Schalteinrichtung 18 vorgenommen. Aus der Neutralstellung kann das Koppelelement 23 zum einen zurück in die erste Schaltstellung überführt sowie zum anderen in die zweite Schaltstellung bewegt werden, in der das Koppelelement 23 mit einer Verzahnung 26 in Zahneingriff gelangt, welche drehfest mit der Ausgangswelle 7 verbunden ist. Dementsprechend ist die Welle 12 in der zweiten Schaltstellung des Koppelelements 23 drehfest mit der Ausgangswelle 7 verbunden, was einem betätigten Zustand des Schaltelements D entspricht.If the
Vorliegend ist die Elektromaschine 2 koaxial zu dem Kraftfahrzeuggetriebe 3 platziert, bei welchem die Antriebswelle 6, die Planetenradsätze P1 bis P3, die Ausgangswelle 7, die Abtriebswellen 15 und 16, der Differentialradsatz 14 und auch die Wellen 8, 9, 11 und 12 koaxial zueinander angeordnet sind. Auf die Anbindung der Antriebswelle 6 an den Rotor 5 der Elektromaschine 2 axial folgend sind die Planetenradsätze P1 bis P3 dann in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2 und schließlich dritter Planetenradsatz P3 angeordnet. Die beiden Schalteinrichtungen 17 und 18 sind dabei axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 platziert, wobei die Schalteinrichtungen 17 und 18 dabei radial bevorzugt umliegend zu dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet sind.In the present case, the
Des Weiteren zeigt
Aus
Hingegen ist für die Schaltung des zweiten Ganges G2 bei der Schalteinrichtung 18 der betätigte Zustand des Schaltelements D darzustellen, während bei der Schalteinrichtung 17 nach wie vor der betätigte Zustand des Schaltelements A realisiert wird. Zur Darstellung des dritten Ganges G3 wird bei der Schalteinrichtung 18 der betätigte Zustand des Schaltelements D aufrechterhalten, während bei der Schalteinrichtung 17 von einem betätigten Zustand des Schaltelements A zu einem betätigten Zustand des Schaltelements B übergewechselt wird. Prinzipiell kann bei den beiden Kraftfahrzeuggetrieben 3 und 28 auch noch der vierte Gang G4 dargestellt werden, wozu bei der Schalteinrichtung 17 nach wie vor der betätigte Zustand des Schaltelements B dargestellt und bei der Schalteinrichtung 18 nun die Darstellung eines betätigten Zustands des Schaltelements C vorgenommen wird.In contrast, for shifting the second gear G2, the actuated state of the shift element D is to be represented in the shifting
Für ein aufeinanderfolgendes Schalten der Gänge G1 bis G4 muss dementsprechend jeweils bei einer der Schalteinrichtungen 17 und 18 ein Umschalten zwischen den beiden zugehörigen Schaltstellungen vollzogen werden. Besonders bevorzugt wird eine Synchronisierung von Drehzahlen dabei über die Elektromaschine 2 unterstützt. Zudem können bei den Kraftfahrzeuggetrieben 3 und 28 jeweils bei beiden Schalteinrichtungen 17 und 18 auch die Neutralstellungen dargestellt werden, wodurch die Elektromaschine 2 innerhalb der jeweiligen Antriebseinheit 1 bzw. 27 jeweils von der Ausgangswelle 7 entkoppelt ist.Accordingly, for successive shifting of gears G1 to G4, a switchover between the two associated shift positions must be carried out in one of the shifting
Werden zudem die Funktionen der beiden Schaltelemente A und B nicht durch eine gemeinsame Schalteinrichtung abgebildet, so kann bei einem entsprechend gestalteten Kraftfahrzeuggetriebe auch ein weiterer Gang geschaltet werden, indem gleichzeitige Betätigungen des Schaltelements A und des Schaltelements B vorgenommen werden. Von seinem Übersetzungsverhältnis her liegt dieser weitere Gang dabei zwischen dem zweiten Gang G2 und dem dritten Gang G3.If, in addition, the functions of the two shifting elements A and B are not represented by a common shifting device, a further gear can also be engaged in a suitably designed motor vehicle transmission by simultaneously operating the shifting element A and the shifting element B. In terms of its transmission ratio, this further gear lies between the second gear G2 and the third gear G3.
Schließlich zeigt noch
Während es sich bei der Fahrzeugachse 30 dabei um eine Vorderachse des Elektrofahrzeugs 29 handelt, ist die Kraftfahrzeugantriebsachse 31 eine Hinterachse des Elektrofahrzeuges 29. Allerdings könnte alternativ oder ergänzend zu der Kraftfahrzeugantriebsachse 31 auch die Fahrzeugachse 30 als angetriebene Achse mit ggf. analogem Aufbau einer Antriebseinheit konzipiert sein.While the
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein kompakt bauendes Kraftfahrzeuggetriebe mit geeigneter Übersetzung für die Einbindung einer Elektromaschine realisiert werden.By means of the design according to the invention, a compact motor vehicle transmission with a suitable gear ratio for the integration of an electric machine can be realized.
Bezugszeichenreference sign
- 11
- Antriebseinheitdrive unit
- 22
- Elektromaschineelectric machine
- 33
- Kraftfahrzeuggetriebeautomotive transmissions
- 44
- Statorstator
- 55
- Rotorrotor
- 66
- Antriebswelledrive shaft
- 77
- Ausgangswelleoutput shaft
- 88
- WelleWave
- 99
- WelleWave
- 1010
- festgesetztes Bauelementfixed component
- 1111
- WelleWave
- 1212
- WelleWave
- 1313
- Differentialkorbdifferential cage
- 1414
- Differentialradsatzdifferential gear set
- 1515
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1616
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1717
- Schalteinrichtungswitching device
- 1818
- Schalteinrichtungswitching device
- 1919
- Koppelelementcoupling element
- 2020
- Verzahnunggearing
- 2121
- Verzahnunggearing
- 2222
- Verzahnunggearing
- 2323
- Koppelelementcoupling element
- 2424
- Verzahnunggearing
- 2525
- Verzahnunggearing
- 2626
- Verzahnunggearing
- 2727
- Antriebseinheitdrive unit
- 2828
- Kraftfahrzeuggetriebeautomotive transmissions
- 2929
- Elektrofahrzeugelectric vehicle
- 3030
- Fahrzeugachsevehicle axle
- 3131
- Kraftfahrzeugantriebsachsemotor vehicle drive axle
- 3232
- Antriebsraddrive wheel
- 3333
- Antriebsraddrive wheel
- 3434
- Antriebseinheit drive unit
- P1P1
- Erster PlanetenradsatzFirst planetary gear set
- P2P2
- Zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
- P3P3
- Dritter Planetenradsatzthird planetary gear set
- E11E11
- Erstes Element erster PlanetenradsatzFirst element first planetary gear set
- E21E21
- Zweites Element erster PlanetenradsatzSecond element first planetary gear set
- E31E31
- Drittes Element erster PlanetenradsatzThird element first planetary gear set
- E12E12
- Erstes Element zweiter PlanetenradsatzFirst element of the second planetary gear set
- E22E22
- Zweites Element zweiter PlanetenradsatzSecond element second planetary gear set
- E32E32
- Drittes Element zweiter PlanetenradsatzThird element second planetary gear set
- E13E13
- Erstes Element dritter PlanetenradsatzFirst element of the third planetary gear set
- E23E23
- Zweites Element dritter PlanetenradsatzSecond element third planetary gear set
- E33E33
- Drittes Element dritter Planetenradsatz Third element third planetary gear set
- AA
- Schaltelementswitching element
- BB
- Schaltelementswitching element
- CC
- Schaltelementswitching element
- DD
- Schaltelement switching element
- G1G1
- erster Gangfirst course
- G2G2
- zweiter Gangsecond gear
- G3G3
- dritter Gangthird gear
- G4G4
- vierter Gangfourth gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (17)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family
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-
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- 2023-04-04 DE DE102023203098.5A patent/DE102023203098A1/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
| R163 | Identified publications notified |