sowie Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer ersten Getriebeeingangswelle, einer zweiten Getriebeeingangswelle, einer ersten Vorgelegewelle, einer zweiten Vorgelegewelle, einem ersten Losrad und einem zweiten Losrad, wobei das erste Losrad und das zweite Losrad auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet sind und mittels eines Koppelschaltelementes drehfest verbindbar sind.

Aus der DE 10 2016 210 713 A1 geht ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Windungsgängen hervor. Das Koppelschaltelement ist dabei in einer zweiseitigen Schalteinrichtung angeordnet. In der zweiseitigen Schalteinrichtung sind neben dem Koppelschaltelement noch eine Schaltkupplung zur Verbindung des ersten Losrades mit der Vorgelegewelle angeordnet.

Dieses zweiseitige Schaltelement ist gegenüber einem anderen zweiseitigen Schaltelement auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben, die bauraumoptimiert ist.

Zur Lösung dieses Problems wird bei einer Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass auf der zweiten Vorgelegewelle ein Rückwärtsganglosrad angeordnet ist. Dadurch wird es möglich, die Verteilung der Zahnräder auf den Vorgelegenwellen und den Getriebeeingangswellen abweichend zum Stand der Technik zu gestalten, wodurch insgesamt eine verbesserte Bauraumnutzung erfolgt.

Vorzugsweise kann das Rückwärtsganglosrad mit dem ersten Losrad in Eingriff stehen. Bei dieser Ausgestaltung wirkt das Losrad des dritten Ganges bei der Realisierung von insgesamt vier Gangstufen mit, nämlich drei Vorwärtsgangstufen und einer Rückwärtsgangstufe. Durch diese Vierfachnutzung eines Losrades wird eine besonders kompakte Baugröße erreicht. Weiterhin kann ausschließlich das Koppelschaltelement zwischen dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad angeordnet sein. Dadurch ergibt sich ein vereinfachter Aufbau.

Bevorzugt kann das Koppelschaltelement in einem Doppelschaltelement angeordnet ist. Dadurch kann ein Aktuator eingespart werden. Vorteilhafterweise ist eine Verbindung des Koppelschaltelementes durch eine Öffnung in einem der Losräder zu dem zweiten Schaltelement des Doppelschaltelementes vorhanden. Bevorzugt kann die Verbindung durch das zweite Losrad erfolgen.

Vorteilhafterweise kann das erste Losrad mit der ersten Getriebeeingangswelle und das zweite Losrad mit der zweiten Getriebeeingangswelle wirkverbunden sein.

Grundsätzlich können zwei Losräder auch mit Festrädern auf einer einzigen Getriebeeingangswelle kämmen. Da das erste Losrad und das zweite Losrad bei der Realisierung von wenigstens einem Windungsgang verwendet werden sollen, müssen dann aber die Teilgetriebe verbunden werden. Dies kann beispielsweise über das erste Losrad und das zweite Losrad geschehen, in dem diese mit Zahnrädern sowohl der ersten Getriebeeingangswelle als auch der zweiten Getriebeeingangswelle als auch der zweiten Getriebeeingangswelle kämmen.

Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle auf der ersten Getriebeeingangswelle gelagert. Das heißt, dass sie als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle zumindest teilweise, bevorzugt auf ihrer gesamten Länge, umgreift. Die erste Getriebeeingangswelle kann als Vollwelle ausgebildet sein, sie kann aber ebenfalls eine Hohlwelle sein.

Vorteilhafterweise kann die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet sein. In einer ersten Alternative sind sowohl die erste Getriebeeingangswelle als auch die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet. In einer zweiten Alternative kann auf der ersten Getriebeeingangswelle eine Schaltkupplung angeordnet sein. Eine Schaltkupplung verbindet dabei ein Losrad mit einer Welle, eine Kupplung mit zwei Wellen mit- einander. Das Kupplungselement verbindet, wie weiter oben beschrieben, zwei Losräder miteinander.

Bevorzugt kann bei geschlossenem Koppelschaltelement ein erster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb oder ein sechster Gang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert sein. Der erste Vorwärtsgang und/oder der sechste Vorwärtsgang sind also als Windungsgang ausgebildet. Das heißt, dass beide Teilgetriebe zur Realisierung verwendet werden. Beispielsweise können beide Getriebeeingangswellen und eine oder beide Vorgeigewellen im Drehmomentfluss stehen.

Bevorzugt kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem ersten Losrad ein dritter Vorwärtsgang zugeordnet sein. Weiterhin kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem zweiten Losrad ein vierter Vorwärtsgang zugeordnet sein. Die Losräder des dritten und vierten Ganges werden also bei der Bildung des ersten und des sechsten Ganges mitverwendet.

Bevorzugt kann auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet sein, das mit zwei Losrädern in Eingriff steht. Durch die Doppelung des Eingriffs kann in axialer Richtung Bauraum eingespart werden. Bevorzugt befindet sich auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein einziges Festrad.

Vorzugsweise umfasst die Getriebeanordnung eine Kupplungsanordnung. Die Kupplungsanordnung weist bevorzugt wenigstens zwei Kupplungen auf. Vorteilhafterweise kann die Kupplungsanordnung drei Kupplungen aufweisen. Eine der Kupplungen kann als Trennkupplung angeordnet sein. Diese dient der Abkopplung eines Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang.

Weiterhin kann die Kupplungsanordnung zwei Lastschalkupplungen aufweisen. Dabei kann der Ausgang jeweils einer der Kupplungen mit einer der Getriebeeingangswellen verbunden sein. Die Lastschaltkupplungen bilden dann eine Doppelkupplungsanordnung. Vorteilhafterweise kann die Getriebeanordnung genau zwei Teilgetriebe aufweisen. Dies ermöglicht eine erhöhte Funktionalität und bspw. Zugkraftunterstützung sowohl beim Gangwechsel, insbesondere einem verbrennungsmotorischen als auch einem elektrischen Gangwechsel.

Bevorzugt kann wenigstens eines der Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Insbesondere können beide Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Jedes Teilgetriebe umfasst dann wenigstens zwei Gangstufen.

Die Zahnräder der Getriebeanordnung sind bevorzugt als Stirnräder ausgebildet.

Weiterhin kann die Getriebeanordnung genau zwei Getriebeeingangswellen aufweisen.

Eine Gangstufe ist eine mechanisch realisierte Übersetzung zwischen zwei Wellen. Die Gesamtübersetzung zwischen Verbrennungsmotor oder Antriebseinrichtung und Rad weist weitere Übersetzungen auf, wobei die Übersetzungen vor einer Gangstufe, die sogenannten Vorübersetzungen, vom verwendeten Abtrieb abhängen können.

Die Nachübersetzungen sind üblicherweise gleich. In einer weiter unten gezeigten Ausführungsform wird die Drehzahl und das Drehmoment einer Antriebseinrichtung mehrmals übersetzt, nämlich durch wenigstens ein Zahnradpaar zwischen der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung und einer Getriebeeingangswelle. Dies ist eine Vorübersetzung. Dann folgt ein Zahnradpaar einer Gangstufe mit einer von der Gangstufe abhängigen Übersetzung. Schließlich folgt ein Zahnradpaar zwischen Vorgelegewelle und Differenzial als Nachübersetzung. Ein Gang weist dann eine Gesamtübersetzung auf, die vom Antrieb und der Gangstufe abhängt. Ohne weitere Angaben bezieht sich ein Gang dann auf die eingesetzte Gangstufe.

Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die aufsteigenden Ziffern der Gangstufen wie üblich auf eine sinkende Übersetzung verweisen. Eine zweite Gangstufe G2 hat eine größere Übersetzung als eine dritte Gangstufe G3, etc. Dies gilt auch bei Windungsgängen, allerdings ermittelt sich die Gesamtübersetzung zwischen den Wellen aufwendiger, da noch mehr Wellen und Übersetzungen zu berücksichtigen sind. Am Ende ermittelt man aber eine Übersetzung zwischen der ersten Welle, auf der angetrieben wird, und der letzten Welle, auf der abgetrieben wird.

Wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über die zweite Gangstufe G2 übertragen, so wird dies als verbrennungsmotorischer Gang V2 bezeichnet. Übertragen die zweite Antriebseinrichtung und der Verbrennungsmotor gleichzeitig über die erste Gangstufe G2 Drehmoment, wird dies als hybridischer Gang H22 bezeichnet. Überträgt nur die zweite Antriebseinrichtung Drehmoment über die zweite Gangstufe G2 wird von einem elektrischen Gang E2 gesprochen. Die erste Gangstufe G1 ist als Windungsgang ausgebildet und daher aus den untenstehenden Figuren nicht direkt ersichtlich, weswegen exemplarisch auf die zweite Gangstufe G2 verwiesen wurde.

In der vorliegenden Erfindung wird unter einer Schalteinrichtung eine Anordnung mit einem oder zwei Schaltelementen verstanden. Die Schalteinrichtung ist dann einseitig oder zweiseitig ausgebildet. Ein Schaltelement kann eine Kupplung oder eine Schaltkupplung sein. Eine Kupplung dient der drehfesten Verbindung zweier Wellen und eine Schaltkupplung der drehfesten Verbindung einer Welle mit einer auf ihr drehbar gelagerten Nabe, bspw. einem Losrad. Die Kupplungen zur Verbindung der Getriebeeingangswellen mit dem Verbrennungsmotor verbinden die jeweilige Getriebeeingangswelle mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Eine zweiseitige Schalteinrichtung wird auch Doppelschaltelement genannt.

Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Kupplungen und/oder Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein. Insbesondere können alle Kupplungen und/oder Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein.

Daneben betrifft die Erfindung eine Hybrid-Getriebeanordnung mit einer Getriebeanordnung und wenigstens einer an die Getriebeanordnung angebundenen Antriebseinrichtung. Die Hybrid-Getriebeanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist. Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung achsparallel zu den Getriebeeingangswellen angeordnet sein. Sie ist damit üblicherweise auch achsparallel zu den Vorgelegewellen angeordnet. Bevorzugt kann die Antriebseinrichtung mit einer Kupplungsanordnung wirkverbunden sein, insbesondere auf deren Antriebsseite. Weiterhin kann sich bei Verwendung einer Dreifachkupplungsanordnung mit einer Trennkupplung und einer Doppelkupplung der Angriffspunkt auf der Abtriebsseite der Trennkupplung und der Antriebsseite der Doppelkupplungsanordnung befinden. Dadurch können beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes mit einem einzigen Elektromotor angetrieben bzw. mit Drehmoment beaufschlagt werden.

Daneben ist es weiterhin möglich, dass die Hybrid-Getriebeeinrichtung zwei Antriebseinrichtungen aufweist. Dabei kann jeweils eine Antriebseinrichtung einem der Teilgetriebe zugeordnet sein, wodurch eine erhöhte Funktionalität erzeugt wird.

Daneben betrifft die Erfindung einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer Hybrid-Getriebeanordnung. Der Hybrid-Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass die Hybrid-Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise kann der Hybrid-Antriebsstrang eine Dämpfeinrichtung, bspw. zwischen Kurbelwelle und erster Getriebeeingangswelle, aufweisen. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.

Vorzugsweise kann der Hybrid-Antriebsstrang ein Differenzial in axialer Richtung zwischen der Kupplungsanordnung und den Radsätzen der Getriebeanordnung aufweisen. Die Radebene des Abtriebs befindet sich also auf der Seite der Kupplungsanordnung. Vorteilhafterweise kann ein Zahnrad zur Anbindung des Differenzials jeweils axial außen auf den Vorgelegewellen angeordnet sein. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung und/oder einem Hybrid-Antriebsstrang. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung und/oder der Hybrid-Antriebsstrang wie beschrieben ausgebildet sind.

Vorteilhafterweise ist die Hybrid-Getriebeanordnung als Front-Quer- Getriebeanordnung im Kraftfahrzeug anordnet.

Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Getriebeanordnung und/oder der Hybrid-Getriebeanordnung und/oder des Hybrid- Antriebsstranges auf. Die Steuerungseinrichtung kann also Teil der Getriebeanordnung oder der Hybrid-Getriebeanordnung sein, muss es aber nicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Kraftfahrzeug,

Figur 2 eine Getriebeanordnung, und

Figur 3 eine Schaltmatrix.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einer Hybrid- Getriebeanordnung 3. Die Hybrid-Getriebeanordnung 3 weist eine Getriebeanordnung 4 und eine Antriebseinrichtung 5 auf. Die Getriebeanordnung 4 kann eine Kupplungsanordnung 6 sowie eine Radsatzanordnung 7 aufweisen. Der Ausgang der Getriebeanordnung 4 ist mit einem Differenzial 8 verbunden. Über das Differenzial 8 ist wenigstens eine der Achsen 9 oder 10 antreibbar. Treibt das Differenzial 8 beispielsweise die Vorderachse 9 an, kann die Hinterachse 10 bevorzugt als elektrische Achse ausgebildet sein. Auch dann weist das Kraftfahrzeug 1 zwei Elektromotoren auf, wodurch eine erhöhte Funktionalität zur Verfügung steht. Beispielsweise können der Elektromotor 5 und der Elektromotor der elektrischen Hinterachse 10 eine rein elektrische Lastschaltung ermöglichen. Weiterhin kann eine Steuerungseinrichtung 12 zur Steuerung der Getriebeanordnung 4 und/oder der Hybrid-Getriebeanordnung 3 vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung 12 kann dann Aktuatoren für das Getriebe sowie die Kupplungen der Kupplungsanordnung 6 und auch den Elektromotor 5 steuern. Die beschriebenen Bestandteile vom Verbrennungsmotor 2 bis zum Differenzial 8 bilden dabei einen Hybrid-Antriebsstrang 14.

Figur 2 zeigt die Hybrid-Getriebeanordnung 3. Dabei ist an die Kurbelwelle 16 eine Dämpfungsanordnung 18 angeschlossen zur Eliminierung unerwünschter Schwingungen. Die Dämpfungseinrichtung 18 kann beispielsweise als Zweimassenschwungrad, als Torsionsdämpfer, als Tilger, als Rutschkupplung oder als Kombination zweier oder dreier oder aller vier Dämpfungsarten ausgebildet sein.

Auf die Dämpfungsanordnung 18 folgt eine Trennkupplung KO als Teil der Kupplungsanordnung 6. Am Ausgang 20 der Trennkupplung K0 kann der Elektromotor 5 angebunden sein. Dies kann mittels eines Festrades 22 wie in Figur 2 dargestellt erfolgen. Der Elektromotor 5 kann aber auch an das Kupplungsgehäuse der Kupplungen K1 und K2 angebunden sein. Jedenfalls ist bevorzugt, dass der Elektromotor 5 auf der Eingangsseite beider Kupplungen K1 und K2 in Eingriff steht. Dann kann der Elektromotor 5 beide Teilgetriebe mit Drehmoment versorgen.

Wie beschrieben folgt auf die Trennkupplung K0 und das Zahnrad 22 eine Doppelkupplungsanordnung mit den Kupplungen K1 und K2. Diese verbinden jeweils eine der Getriebeeingangswellen 24 und 26 mit dem Verbrennungsmotor 2 oder dem Elektromotor 5. Die Getriebeeingangswelle 24 wird dabei als erstes Getriebeeingangswelle 24 und die Getriebeeingangswelle 26 als zweite Getriebeeingangswelle 26 bezeichnet.

Neben den Getriebeeingangswellen 24 und 26 weist die Radsatzanordnung 7 und damit auch die Getriebeanordnung 4 zwei Vorgeigewellen 28 und 30 auf. Die Vorgelegewelle 28 wird dabei als erste Vorgelegewelle 28 und die Vorgelegewelle 30 als zweite Vorgelegewelle 30 bezeichnet. Auf der ersten Vorgelegewelle 28 sind insbesondere ein erstes Losrad 32 und ein zweites Losrad 34 angeordnet, die über ein Koppelschaltelement W drehfest miteinander verbindbar sind. Weiterhin sind auf der ersten Vorgelegewelle 28 eine

Schaltkupplung B und eine Schaltkupplung C zur Verbindung des Losrades 3 bzw. 4 mit der Vorgelegewelle 28 vorhanden. Weiterhin befindet sich auf der ersten Vorgelegewelle 28 ein Abtriebszahnrad 36, das an das Zahnrad 38 des Differenzials 8 angebunden ist.

Dabei ist auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 ein einziges Festrad 40 angeordnet, das sowohl mit dem zweiten Losrad 34 als auch einem Festrad 42 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 30 in Eingriff steht. Das dritte Losrad 42 ist dabei ein Losrad zur Realisierung einer zweiten Gangstufe G2 sowie einer ersten Gangstufe G1. Der zweite Vorwärtsgang V2 ist dabei ohne Windungen und der erste Vorwärtsgang V1 mit Windungen zu erhalten.

Auf der ersten Getriebeeingangswelle 24 sind bei der gezeigten Ausgestaltung ein Festrad 44 und ein Losrad 48 sowie dessen Schaltkupplung D angeordnet. Das Festrad 44 steht dabei mit dem ersten Losrad 32 in Eingriff und das Losrad 48 mit dem Festrad 46, das den Gangstufen G5 und G6 zugeordnet ist. Dabei kann das Festrad 46 auch mit dem Losrad 48 vertauscht werden, sodass auf der ersten Getriebeeingangswelle 24 ein zweites Festrad angeordnet ist.

Auf der zweiten Vorgelegewelle 30 ist ein Rückwärtsganglosrad 56 angeordnet. Dieses kämmt mit dem ersten Losrad 32 zusammen zur Bildung eines Rückwärtsganges. Die entsprechende Schaltkupplung R ist ebenfalls auf der zweiten Vorgelegewelle 30 angeordnet.

Neben den Losrädern 42 und 56 sowie den zugeordneten Schaltkupplungen A und R sind auf der zweiten Vorgeigewelle 26 weiterhin ein Abtriebszahnrad 50 sowie vorteilhafterweise ein Parksperrenzahnrad 52 angeordnet. Das Abtriebszahnrad 50 steht ebenfalls mit dem Zahnrad 38 des Differenzials in Eingriff. Das Parksperrenzahnrad 52 kann mittels einer Parksperrenvorrichtung blockiert werden, wodurch auch der Abtrieb insgesamt blockiert ist. Statt eines Parksperrenzahnrades 52 auf der zweiten Vorgelegewelle können aber auch andere Parksperrenanordnungen zur Blockierung des Abtriebs vorgesehen werden.

Figur 3 zeigt eine Schaltmatrix für die Hybrid-Getriebeanordnung 3 nach Figur 2. Dabei erkennt man, dass zum einen die Vorwärtsgänge V1 bis V6 über eine wechselseitige Betätigung der Kupplungen K1 und K2 erhalten werden und die Vorwärtsgänge V2 bis V5 durch das Schließen jeweils einer Schaltkupplung A, B, C und D realisiert werden. Den Gangstufen G2 bis G5 der Vorwärtsgänge V2 bis V5 ist also immer genau eine Paarung von Festrad und Losrad zugeordnet.

Zur Realisierung der Vorwärtsgänge V1 und V6 wird aber das Koppelschaltelement W geschlossen und dann zusätzlich eine der Schaltkupplungen A oder D. Die Vorwärtsgänge V1 und V6 sind also als Windungsgänge realisiert.

Das erste Losrad 32 wird dabei genauso wie das zweite Losrad 34 bei der Realisierung dreier Vorwärtsgänge verwendet, wodurch sich eine kompakte Anordnung ergibt.

Der Rückwärtsgang ergibt durch das Schließen der Schaltkupplung R.

Bezugszeichen

1 Kraftfahrzeug

2 Verbrennungsmotor

3 Hybrid-Getriebeanordnung

4 Getriebeanordnung

5 Antriebseinrichtung

6 Kupplungsanordnung

7 Radsatzanordnung

8 Differenzial

9 Vorderachse

10 Hinterachse

12 Steuerungseinrichtung

14 Hybrid-Antriebsstrang

16 Kurbelwelle

18 Dämpfungseinrichtung

20 Ausgang

22 Festrad

24 erste Getriebeeingangswelle

26 zweite Getriebeeingangswelle

28 erste Vorgelegewelle

30 zweite Vorgelegewelle

32 erstes Losrad

34 zweites Losrad

36 Abtriebszahnrad

38 Zahnrad

40 Festrad

42 drittes Losrad

44 Festrad

46 Festrad

48 viertes Losrad

50 Abtriebszahnrad

52 Parksperrenzahnrad 56 Rückwärtsganglosrad

K0 Trennkupplung

K1 Kupplung

K2 Kupplung

A Schaltkupplung

B Schaltkupplung

C Schaltkupplung

D Schaltkupplung

R Schaltkupplung

W Koppelschaltelement