SCHRÖDER, Hendrik (Helmstedter Strasse 37c, Braunschweig, 38126, DE)
HOFMANN, Lars (Zielleistge 4, Wolfsburg, 38448, DE)
SCHRÖDER, Hendrik (Helmstedter Strasse 37c, Braunschweig, 38126, DE)
| Patentansprüche Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug, umfassend - ein Differential (14), das drei Differentialwellen, nämlich eine Differential-Eingangswelle (14E) und eine erste und eine zweite Differential-Ausgangswelle (14A1 , 14A2) aufweist, wobei die Differential-Eingangswelle mit einer mit einem Verbrennungsmotor koppelbaren Getriebeeingangswelle (10) und die erste Differential-Ausgangswelle (14A1 ) über einen Knoten (18) mit einer mit dem Abtrieb des Hybridfahrzeugs koppelbaren Getriebe-Ausgangswelle ( 2) gekoppelt ist und wobei zwei der Differentialwellen (14E, 14A1 , 14A2) mittels einer ersten steuerbaren Kupplungsvorrichtung (K1) miteinander koppelbar sind, - einen Variator (16), dessen Variator-Eingangswelle mit der zweiten Differential- Ausgangswelle (14A2) gekoppelt ist und dessen Variator-Ausgangswelle (16A) über den Knoten (18) mit der ersten Differential-Ausgangswelle (14A1) sowie mit der Getriebe-Ausgangswelle (12) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Differentialausgangswelle (14A1) und dem Knoten (18) eine zweite steuerbare Kupplungsvorrichtung (K2) angeordnet ist. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Variator-Ausgangswelle (16A) und dem Knoten (18) eine dritte steuerbare Kupplungsvorrichtung (K3) angeordnet ist. Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Variator- Ausgangswelle (16A) über eine Übersetzungsstufe mit einem Eingangselement der dritten Kupplungsvorrichtung (K3) verbunden ist. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht mit der ersten Kupplungsvorrichtung (K1) verbundene Differentialwelle (14A2) mittels einer vierten Kupplungsvorrichtung (K4) mit einer der anderen Differentialwellen (14E) koppelbar ist. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierten Kupplungsvorrichtung (K4) eine Übersetzungsstufe vor- oder nachgeschaltet ist. 6. Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kupplungsvorrichtungen (K1 , K2, K3, K4) als eine formschlüssige Kupplung ausgebildet ist. 7. Kraftfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Getriebeanordnung mit einer Getriebeeingangswelle (10) und einer Getriebeausgangswelle (12) und einem Abtrieb, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle (10) und der Abtrieb mit der Getriebeausgangswelle (12) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung eine Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche ist. |
Getriebeanordnung und Kraftfahrzeug
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug, umfassend
- ein Differential, das drei Differentialwellen, nämlich eine Differential-Eingangswelle und eine erste und eine zweite Differential-Ausgangswelle aufweist, wobei die Differential- Eingangswelle mit einer mit einem Verbrennungsmotor koppelbaren Getriebeeingangswelle und die erste Differential-Ausgangswelle über einen Knoten mit einer mit dem Abtrieb des Hybridfahrzeugs koppelbaren Getriebe-Ausgangswelle gekoppelt ist und wobei zwei der Differentialwellen mittels einer ersten steuerbaren Kupplungsvorrichtung miteinander koppelbar sind,
- einen Variator, dessen Variator-Eingangswelle mit der zweiten Differential-Ausgangswelle gekoppelt ist und dessen Variator-Ausgangswelle über den Knoten mit der ersten
Differential-Ausgangswelle sowie mit der Getriebe-Ausgangswelle gekoppelt ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Getriebeanordnung der oben genannten Art sowie einen Abtrieb, wobei die
Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle und der Abtrieb mit der
Getriebeausgangswelle gekoppelt sind.
Stand der Technik
Derartige Getriebestrukturen, die z.B. aus der DE 100 04 0812 A1 bekannt sind, werden auch als einfach leistungsverzweigte Getriebe mit eingangsseitigem Differential - kurz ELVeD - und zusätzlichem, rein mechanischem Gang bezeichnet.
Fahrzeuggetriebe im Allgemeinen ermöglichen die Anpassung eines vom Verbrennungsmotor erzeugten Lieferkennfeldes an ein an der angetriebenen Achse bzw. den angetriebenen Achsen benötigtes Bedarfskennfeld durch Wandlung von Drehzahl und Drehmoment. Eine stufenlose Wandlung ist beispielsweise durch ein elektrisches Getriebe möglich, wobei ein am
Verbrennungsmotor angeordneter Generator zur Stromerzeugung genutzt wird, welche eine oder mehrere am Abtrieb angeordnete elektrischen Maschinen antreibt, die im motorischen Betrieb das benötigte Drehmoment bei geeigneter Drehzahl erzeugen. In speziellen Fahrsituationen kann jedoch auch die vorwiegend generatorisch arbeitende Maschine motorisch arbeiten bzw. die vorwiegend motorisch arbeitende Maschine oder Maschinen generatorisch arbeiten. Solche elektrischen Getriebebaueinheiten aus zwei über eine geeignete Leistungselektronik miteinander verbundenen elektrischen Maschinen sind als elektrische Variatoren bekannt. Durch Hinzufügung einer elektrischen Energiespeicherung hoher
Speicherkapazität lässt sich ein hybrider Antriebsstrang mit bekannten Zusatzfunktionen eines Hybridfahrzeugs realisieren.
Anstelle elektrischer Maschinen können auch hydraulische Maschinen, z.B. Axialkolben-, Radialkolben-, Zahnrad- und/oder Flügelzellenmaschinen eingesetzt werden. Man spricht dann von einem hydraulischen Variator.
Insbesondere bei Hybridfahrzeugen muss in extremen Fahrsituationen die gesamte
verbrennungsmotorische Leistung in elektrische Leistung und anschleißend wieder in mechanische Leistung umgewandelt werden. Hierzu ist in der Regel eine große
Dimensionierung der elektrischen Maschinen erforderlich, was mit hohen Kosten und ungünstigen Getriebewirkungsgraden in vielen Betriebszuständen verbunden ist.
Diesem Problem wird im Stand der Technik mit dem Prinzip der sogenannten
Leistungsverzweigung begegnet. Dabei wird die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung durch ein Differential, das häufig als Planetengetriebe ausgeführt ist, beispielsweise aber auch als eine nicht am Gehäuse abgestützte elektrische Maschine realisiert sein kann, aufgeteilt. Nur ein Teil der Verbrennungsmotorleistung wird durch einen Zweig mit den zwei elektrischen Maschinen unter Wandlung von Drehmoment und Drehzahl geleitet. Die restliche Leistung wird über ein oder mehrere mechanische Leistungszweige mit konstanter Übersetzung zum Abtrieb geführt. Abtriebseitig werden die Leistungen der Zweige an einem sogenannten Knoten, der beispielsweise als Welle-Nabe-Verbindung oder Zahnradstufe ausgeführt sein kann, zusammengeführt. Als ein Grundtyp einer solchen Leistungsverzweigung ist die sogenannte einfache Leistungsverzweigung mit eingangsseitigem Differential, kurz ELVeD, bekannt.
ELVeD-Getriebe haben den Nachteil, dass eine Auslegung des Variators so, dass das
Fahrzeug im gesamten Übersetzungsbereich in der Nähe eines optimalen Arbeitspunktes betrieben werden kann, kaum möglich ist.
Es ist deshalb bekannt, wenigstens Arbeitsbereiche hoher Dauerzugmomente durch einen zusätzlichen, rein mechanischen Gang abzudecken, der bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten zur rein mechanischen Übertragung des Momentes der Verbrennungskraftmaschine auf den Abtrieb dient. Dieser löst das Problem jedoch nur punktuell. Er wird typischerweise realisiert durch eine Kopplung zweier Differentialwellen, was die Leistungsverzweigung unterbindet und das Planetengetriebe des Differentials verlustarm als Block umlaufen lässt. In der oben genannten DE 100 04 0812 A1 ist die hierzu dienende "erste" Kupplungsvorrichtung als komplexe 4-Zustandskupplung ausgebildet, wobei in der genannten Druckschrift als eigentlicher Zweck des mechanischen Gangs lediglich die Momentenkompensation bei Ausfall beider Elektromaschinen genannt ist. Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Wolf-Diagramm des bekannten Getriebes, wobei für die vorliegende Erfindung nicht relevante Kupplungselemente der
Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind.
Nachteilig dabei ist, dass bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten im rein elektrischen Betrieb, d.h. bei stehendem Verbrennungsmotor, sehr hohe Drehzahlen der eingangsseitigen
elektrischen Maschine auftreten. Damit wird die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit beim elektrischen Fahren durch die Maximaldrehzahl der eingangsseitigen, d.h. der ersten elektrischen Maschine eingeschränkt. Dies wird auch durch eine - grundsätzlich bekannte - Abkoppelbarkeit der Verbrennungsmaschine mittels einer vor der Differentialeingangswelle angeordneten Kupplungsvorrichtung nicht vermieden, da beim Wiederstart des
Verbrennungsmotors dieser wieder angekoppelt werden muss.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Getriebestruktur derart weiterzubilden, dass die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit beim elektrischen Fahren nicht durch eine bauartbedingte Maximaldrehzahl der ersten elektrischen Maschine beschränkt wird.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen der ersten Differentialausgangswelle (14A1) und dem Knoten (18) eine zweite steuerbare Kupplungsvorrichtung (K2) angeordnet ist.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, t die gleichzeitige Abkopplung von Differential und Verbrennungskraftmaschine vom Antrieb zu erlauben. Hierdurch werden im rein elektrischen Betrieb die Schleppverluste deutlich reduziert.
Zudem ermöglicht erfindungsgemäße, zweite Kupplungsvorrichtung einen besonders ■ vorteilhaften Start des Verbrennungsmotors aus dem rein elektrischen Betrieb. Im rein elektrischen Betrieb wird die ausgangsseitige Elektromaschine des Variators motorisch betrieben. Die zweite Kupplungsvorrichtung ist geöffnet. Verbrennungsmotor und eingangsseitige elektrische Maschine des Variators stehen still. Der Zustand der ersten
Kupplungsvorrichtung, die das Differential verblockt, ist in dieser Fahrsituation irrelevant. Zum Start der Verbrennungsmaschine aus diesem rein elektrischen Betrieb muss jedoch die erste Kupplungsvorrichtung zur Verblockung des Differentials geschlossen werden. Anschließend wird der Verbrennungsmotor mit der eingangsseitigen Elektromaschine, die motorisch betrieben wird, auf Zünddrehzahl beschleunigt und gestartet. Dabei ist ein Verbrennungsmotorstart ohne Rückwirkung auf das Abtriebsmoment (Summenradmoment) möglich, da aufgrund der geöffneten zweiten Kupplungsvorrichtung keine mechanische Verbindung zwischen
Verbrennungsmotor, Differential und eingangsseitiger Elektromaschine einerseits und dem Abtrieb andererseits besteht. Damit wird der Nachteil anderer leistungsverzweigter
Getriebestrukturen vermieden, bei denen über die erste Differentialausgangswelle das
Drehmoment der eingangsseitigen Elektromaschine zum Start des Verbrennungsmotors als. negatives Drehmoment an den Getriebeausgang übertragen wird, was durch die
ausgangsseitige Elektromaschine kompensiert werden müsste und eine gute Kenntnis der vorliegenden Drehmomente erforderte. Dies würde einen Zusatzaufwand zur genauen
Ermittlung des Verbrennungsmotor-Istmoment erforderlich machen. Zudem müsste die ausgangsseitige Elektromaschine beim Start des Verbrennungsmotors ein so hohes
Kompensationsmoment aufbringen, dass dafür Ihre maximalen Drehmomente und Leistungen besonders hoch dimensioniert werden müssten, was zu Bauraum-, Gewichts- und
Kostennachteilen führen würde. Nach dem Start des Verbrennungsmotors bei geöffneter erfindungsgemäßer, zweiter Kupplungsvorrichtung wird zunächst die erste
Kupplungsvorrichtung geöffnet, d.h. das Differential freigegeben. Im Anschluss werden die Drehzahlen synchronisiert. Dies kann aufgrund der synchronisierten Drehzahlen„digital", also ohne besonderes Steuerverfahren erfolgen. .
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Variator- Ausgangswelle und dem Knoten eine dritte steuerbare Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. Der hinter dieser Weiterbildung stehende Gedanke ist, die ausgangsseitige Maschine, insbesondere Elektromaschine des Variators vom Abtrieb abzukoppeln, wenn der rein mechanische, lange Gang, bei dem das Fahrzeug rein verbrennungsmotorisch angetrieben wird, eingelegt ist. Durch die diese Abkopplung kann die Übersetzung, mit der die
ausgangsseitige Maschine an den Abtrieb angekoppelt ist, so hoch gewählt werden, dass die Maschine in mittleren und langsamen Fahrsituationen, selbst ein hohes Moment zum Abtrieb beiträgt. Insbesondere wird vermieden, dass sie bei hohen Fahrgeschwindigkeiten nutzlos vom Abtrieb mitgeschleppt wird, wobei bei einer hohen Übersetzung ihre Maximaldrehzahl leicht überschritten werden könnte. Ein weiterer Vorteil der genannten Weiterbildung liegt in der Vermeidung von Schleppverlusten der Ausgangsmaschine des Variators. Diese sind gerade bei den im Automobilbereich besonders verbreiteten permanentmagneterregten
Synchronmaschinen besonders hoch.
Die durch die zusätzliche Abkoppelbarkeit gewonnene Freiheit bei der Übersetzung, mit der die ausgangsseitige Maschine des Variators an den Abtrieb angekoppelt ist, kann, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, genutzt werden, indem die Variator-Ausgangswelle über eine Übersetzungsstufe mit einem Eingangselement der dritten Kupplungsvorrichtung verbunden ist. Eine solche zusätzliche Übersetzungsstufe kann beispielsweise als ein zusätzliches Planetengetriebe, z.B. eines, bei dem eine seiner Wellen mittels einer steuerbaren Bremse gegenüber einem Getriebegehäuse bremsbar oder fest an das Getriebegehäuse angebunden ist, ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nicht mit der ersten
Kupplungsvorrichtung verbundene Differentialwelle mittels einer vierten Kupplungsvorrichtung mit einer der anderen Differentialwellen koppelbar ist. Dies entspricht der Realisierung eines zweiten rein mechanischen Ganges. Dieser zweite rein mechanische Gang ist vorzugsweise für einen anderen Fahrgeschwindigkeitsbereich ausgelegt als der erste rein mechanische Gang. Letzterer ist, wie oben beschrieben, vorzugsweise mit einer langen Übersetzung versehen und für hohe Fahrgeschwindigkeiten gedacht. Der zweite mechanische Gang hingegen kann die Verbrennungsmaschine vorzugsweise mit einer sehr kurzen Übersetzung an den Abtrieb koppeln, sodass mit ihm Fahrsituationen niedriger Fahrgeschwindigkeit und hoher
Dauerzugmomente, zum Beispiel Bergfahrt mit Anhänger, abgedeckt werden können. Zur Realisierung der gewünschten Übersetzung kann der vierten Kupplungsvorrichtung eine entsprechende Übersetzungsstufe vor- oder nachgeschaltet sein.
Günstigerweise ist wenigstens eine der Kupplungsvorrichtungen als eine formschlüssige Kupplung ausgebildet. Beispielsweise kann es sich hier um eine vorzugsweise synchronisierte Klauenkupplung handeln. Formschlüssige Kupplungen unterliegen im Gegensatz zu üblichen reibschlüssigen Kupplungen einem geringeren Verschleiß und benötigen weniger Bauraum.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Kurzbeschreibunq der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 : Wolf-Diagramm einer Getriebestruktur nach dem Stand der Technik, Figur 2: Wolf-Diagramm einer erfindungsgemäßen Getriebestruktur nach einer ersten Ausführungsform,
Figur 3: Wolf-Diagramm einer bevorzugten Weiterbildung der Getriebestruktur von Figur
2,
Figur 4: Wolf-Diagramm einer alternativen Weiterbildung der Getriebestruktur von Figur 2,
Figur 7: schematische Darstellung der Getriebestruktur von Figur 3,
Figur 8: schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Getriebestruktur von Figur 3.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführunqsformen
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff„gekoppelt", dass allgemein ein Wirkverbindungspfad zwischen zwei als„gekoppelt" beschriebenen Elementen vorgesehen ist. Dieser Wirkverbindungspfad kann sowohl drehfeste Verbindungen als auch Verbindungen, die Relativdrehungen zulassen, z.B. Übersetzungsstufen, umfassen. Weiter ist es nicht erforderlich, dass der Wirkverbindungspfad dauerhaft besteht. Insbesondere können zwischen zwei als „gekoppelt" beschriebenen Elementen Kupplungsvorrichtungen vorgesehen sein, die den Wirkverbindungspfad wenigstens temporär unterbrechen können.
Der Begriff„koppelbar" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung, das die
Wirkverbindung zwischen zwei als„koppelbar" beschriebenen Elementen zwingend eine Nahtstelle aufweist, die durch eine Kupplungsvorrichtung temporär oder durch bauliche
Maßnahmen dauerhaft geschlossen werden kann.
Figur 1 zeigt ein Wolf-Diagramm einer Getriebestruktur gemäß dem Stand der Technik. Die Getriebeeingangswelle 10 ist, insbesondere im Rahmen des Einbaus der Getriebestruktur in ein Kraftfahrzeug, mit dessen Verbrennungsmotor, insbesondere dessen Kurbelwelle, koppelbar. Analoges gilt für die Getriebeausgangswelle 12, die mit dem Abtrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere mit dem Achsdifferential einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs koppelbar ist. Die Getriebestruktur umfasst ein Differential 14, das insbesondere als
Planetengetriebe ausgebildet sein kann und wenigstens drei Wellen umfasst, nämlich eine Differentialeingangswelle 14E, eine erste Differentialausgangswelle 14A1 und eine zweite Differentialausgangswelle 14A2. An das Planetengetriebe 14 schließt sich ein Variator 16 an, der bei der bevorzugten Ausführungsform eine erste elektrische Maschine 161 und eine zweite elektrische Maschine 162 umfasst, zwischen denen eine steuerbare Leistungselektronik vorgesehen ist. Typischerweise ist außerdem ein elektrischer Energiespeicher mit dem Variator verbunden. Der Variator 16 ist über seine Variatoreingangswelle 16E mit der zweiten
Differentialausgangswelle 14A2 gekoppelt. Die Variatorausgangswelle 16A ist über einen Knoten 18 mit der Getriebeausgangswelle 12 gekoppelt. Der Knoten 18 kann auf
unterschiedliche Weise, z.B. als Welle-Nabe-Verbindung, Zahnradstufe, Übersetzungsgetriebe, Vorgelegewelle etc. ausgebildet sein. Ebenfalls mit dem Knoten 18 gekoppelt ist die erste Differentialausgangswelle 14A1 des Differentials 14. Um einen rein mechanischen Gang zu realisieren, können die Differentialeingangswelle 14E und die erste Differentialausgangswelle 14Ä1 über eine erste Kupplungsvorrichtung K1 miteinander verbunden werden, sodass das Differential 14 verblockt ist und verlustarm ohne innere Relativbewegungen als Block umläuft.
Die im Zusammenhang mit Figur 1 eingeführten Bezugszeichen bezeichnen im weiteren Verlauf korrespondierende Elemente in den übrigen Figuren.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebestruktur. Diese unterscheidet sich von der bekannten Getriebestruktur gemäß Figur 1 durch eine zweite Kupplungsvorrichtung K2 aus, die den Knoten 18 mit der freien, d.h. der nicht von der ersten Kupplungsvorrichtung mit einer anderen Differentialwelle gekoppelten Differentialwelle, koppelt. Bei der Ausführungsform von Figur 2 ist dies die erste Differentialausgangswelle 14 A1. Mittels der zweiten Kupplungsvorrichtung K2 können im Fall des rein elektrischen Betriebs des
Fahrzeugs die Verbrennungsmaschine, das Differential 14 und die erste elektrische Maschine 161 vollständig vom Abtrieb abgekoppelt werden. Dies ermöglicht insbesondere einen Start bzw. Wiederstart der Verbrennungsmaschine unter optimierten Bedingungen unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Weiter weist die Ausführungsform von Figur 2 eine optionale (gestrichelte Darstellung), dritte Kupplungsvorrichtung K3 zwischen der Variatorausgangswelle 16A und dem Knoten 18.
Hierdurch wird eine Abkoppelbarkeit der ausgangsseitigen elektrischen Maschine 162 im Fall des Fahrzeugbetriebs im rein mechanischen Gang, der durch ein Schließen der ersten
Kupplungsvorrichtung K1 realisiert wird, ermöglicht. Hierdurch werden die Schleppverluste der zweiten elektrischen Maschine 162 vermieden. Zudem ist es möglich, über eine in Figur 2 nicht dargestellte, zusätzliche Übersetzungsstufe die ausgangsseitige elektrische Maschine 162 mit hoher Übersetzung an die Getriebeausgangswelle 12 anzukoppeln, was ohne die dritte
Kupplungsvorrichtung K3 aufgrund der beschränkten Maximaldrehzahl der elektrischen
Maschine 162 bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht möglich wäre. Die Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 erweitern die bisher beschriebenen
Getriebestrukturen um einen weiteren rein mechanischen Gang, der durch die vierte
Kupplungsvorrichtung K4 realisiert wird. Diese koppelt zwei andere Differentialwellen als die erste Kupplungsvorrichtung K1. Alternativ könnten auch dieselben Wellen wie mittels der ersten Kupplungsvorrichtung K1 gekoppelt werden, jedoch mit einer anderen zwischengeschalteten Übersetzung. Grundsätzlich hat die Kopplung zweier Differentialwellen unabhängig davon, welche speziellen Wellen gekoppelt werden, die gleiche Wirkung, nämlich die Verblockung des Differentials. Dadurch, dass durch die Kupplungsvorrichtungen K1 und K4 jedoch
Differentialwellen auf unterschiedlichen Wirkverbindungspfaden gekoppelt werden können, könne diese Pfade unterschiedlich gestaltet sein, insbesondere unterschiedliche
Übersetzungen zum Abtrieb realisieren. Insbesondere ist es möglich, beispielsweise über die erste Kupplungsvorrichtung K1 einen„langen" Gang zu realisieren, der bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten eine rein mechanische Kraftübertragung von der
Verbrennungsmaschine zum Abtrieb ermöglicht. Demgegenüber kann der zweite rein mechanische Gang, realisiert durch die vierte Kupplungsvorrichtung K4, eine kurze
Übersetzung haben und insbesondere eingesetzt werden, wenn hohe Dauerzugleistungen bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, die die elektrischen Maschinen überlasten würden, gefordert sind. Entsprechende Übersetzungsstufen, die z.B. als Stirnradstufen oder
Planetengetriebe ausgebildet sein können, sind in den Figuren 2-4 nicht dargestellt, können jedoch leicht an beliebiger Stelle eingefügt werden.
Die Unterschiede zwischen den Strukturen der Figuren 3 und 4 bestehen lediglich im Ort der Ankopplung an den Abtrieb. Bevorzugt ist die Ankopplung im Bereich des Knotens 18 (Figur 3). Grundsätzlich möglich wäre jedoch auch die Ankopplung vor der dritten Kupplungsvorrichtung K3, d.h. zwischen dieser und der Variatorausgangswelle 16 A. Bei dieser Variante wäre allerdings in dem zweiten mechanischen Gang, keine Abkoppelbarkeit der ausgangsseitigen elektrischen Maschine 162 gegeben. Ist der zweite mechanische Gang jedoch, wie oben beschrieben, für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten ausgelegt, wäre dies kein Hindernis. Im Gegenteil könnte bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten je nach Momentenanforderung die Überblendung zwischen rein mechanischem und geboostetem, d.h. mit elektrischem Antrieb kombiniertem verbrennungsmotorischem Antrieb, erleichtert werden.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Getriebestruktur von Figur 3. Der Knoten 18 ist hier als eine Triebwelle mit drei Eingangs- und einem Ausgangsritzel realisiert. Im Übrigen sind die einzelnen Elemente durch Verwendung der bereits eingeführten Bezugszeichen ohne weiteres identifizierbar. Die Struktur von Figur 6 unterscheidet sich von derjenigen von Figur 5 dadurch, dass zwischen der ausgangsseitigen elektrischen Maschine 162 und der dritten Kupplungsvorrichtung K3 ein zusätzliches Planetengetriebe 20 als Übersetzungsstufe für die elektrische Maschine 162 vorgesehen ist. Die Sonne des Planetengetriebes 20 ist über das Getriebegehäuse dauerhaft festgesetzt.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an
Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere können die erläuterten Merkmale einzeln oder gruppenweise miteinander zur Schaffung neuer Getriebestrukturen kombiniert werden. Auch ist es grundsätzlich möglich, an jeder beliebigen Stelle insbesondere jeweils einer Kupplungsvorrichtung zugeordnet, Übersetzungsstufen zur Anpassung der Relativdrehzahlen an den jeweiligen Einsatzbereich anzuordnen. Auch die spezielle Ausgestaltung der
Kupplungsvorrichtungen muss vom Fachmann im Lichte der speziellen Aufgabenstellung im Hinblick auf Verschleiß, Bauraum, Momentenübertragung etc. gewählt werden. Als besonders vorteilhaft wird die Verwendung von formschlüssigen anstelle von kraftschlüssigen Kupplungen angesehen.
Bezugszeichenliste
10 Getriebeeingangswelle
12 Getriebeausgangswelle
14 Differential
14E Differentialeingangswelle
14A1 erste Differentialausgangswelle
14A2 zweite Differentialausgangswelle
16 Variator
161 erste elektrische Maschine von 16
162 zweite elektrische Maschine von 16
16E Variatoreingangswelle
16A Variatorausgangswelle
18 Knoten
20 zusätzliches Planetengetriebe
K1 erste Kupplungsvorrichtung
K2 zweite Kupplungsvorrichtung
K3 dritte Kupplungsvorrichtung
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