AT523003A1

AT523003A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: AT523003A1
Application number: ATA50838/2019A
Authority: AT
Inventors: Andrasec Dipl Ing Ivan
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-04-15
Also published as: WO2021062458A1; AT523003B1; DE112020000949A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (1) mit einer Primärantriebswelle (12) zur Drehverbindung mit einem Primärantrieb (7) und mit einem erweiterten Ravigneaux-Getriebe (2) und einem dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe (2) vorgeschalteten weiteren Getriebe (3), wobei das erweiterte Ravigneaux-Getriebe (2) ein zwei Sonnenradwellen (6,11), eine Planetenträgerwelle (17) und zwei Hohlradwellen (4,5) aufweisendes doppeltes Planetengetriebe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hohlradwelle (5) des erweiterten Ravigneaux- Getriebes (2) mit der Primärantriebswelle (12) mittels einer ersten Kupplungseinrichtung (C1) drehverbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer Primärantriebswelle zur Drehverbindung mit einem Primärantrieb und mit einem erweiterten RavigneauxGetriebe und einem dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe vorgeschalteten weiteren Getriebe, wobei das erweiterte Ravigneaux-Getriebe ein zwei Sonnenradwellen, eine Planetenträgerwelle und zwei Hohlradwellen aufweisendes

doppeltes Planetengetriebe umfasst.

Sie betrifft auch ein Antriebssystem, wobei das Antriebssystem zumindest einen Primärantrieb, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, sowie zumindest eine Getriebeanordnung aufweist und wobei der Primärantrieb über eine Primärantriebwelle mit der Getriebeanordnung drehverbindbar oder drehverbunden ist.

Darüber hinaus betrifft sie ein Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit

einem Antriebssystem mit einer Getriebeanordnung.

Je nach Anordnung und Wirkverbindung von Schaltelementen in der Getriebeanordnung, darunter fallen Kupplungseinrichtung und Bremseinrichtungen, zueinander sowie in Wirkverbindung mit den einzelnen Getriebeelementen ergeben

sich unterschiedliche Eigenschaften des Getriebes.

In der WO 2018/115227 A1 wird eine Ausführungsform beschrieben, die ein Ravigneaux-Getriebe mit nur einem Hohlrad aufweist und einen Sekundärantrieb, welcher an einer ersten Sonnradwelle drehverbunden ist. Dies bedingt, dass über die unterschiedliche Schaltung der Schaltelemente verschiedene Übersetzungen und Schaltmodi erreicht werden können, wobei trotzdem ein kompakter Aufbau des Getriebes ermöglicht wird. Jedoch ist die Zahl an unterschiedlichen Schaltmodi

unzureichend.

Die AT 513 538 B1 beschreibt ein Getriebe der genannten Art, bei dem zwei Hohlradwellen vorgesehen sind, womit beim Vorsehen eines Sekundärantriebs unterschiedliche Schaltmodi zur unterschiedlichen Ansteuerung der Antriebe ermöglicht werden. Jedoch kann die Zahl an zu erreichenden Schaltmodi nach wie vor unzureichend sein. Insbesondere wenn ein Sekundärantrieb mit dem Getriebe

verbunden ist, so sind mehr Schaltmodi wichtig, um optimale

Drehmoments.

Aufgabe der Erfindung ist damit, eine Getriebeanordnung mit verbesserter Funktionalität, ein entsprechendes Antriebssystem, sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erste Hohlradwelle des erweiterten Ravigneaux- Getriebes mit der Primärantriebswelle mittels einer

ersten Kupplungseinrichtung drehverbindbar ist.

Durch die Drehverbindung der Primärantriebswelle mit der ersten Hohlradwelle können zusätzliche Gänge und Schaltmodi und damit mehr Einsatzmöglichkeiten des Primärantriebs ermöglicht werden. Durch diese erhöhte Variationsbreite an Schaltmodi können auch insbesondere solche möglich sein, die bei Vorsehen eines

Sekundärantriebs vorteilhaft sind.

Das erweiterte Ravigneaux-Getriebe umfasst dabei ein doppeltes Planetengetriebe, es weist also vorzugsweise zwei Planetengetriebesätze auf, deren Planetenräder

miteinander kämmen.

Im Sinne der Erfindung wird unter drehverbunden bzw. drehfest verbunden eine drehfeste Verbindung zweier Elemente bzw. Komponenten verstanden. Es wird also zwischen den Elementen eine Drehbewegung und Drehmoment übertragen. Unter einer drehverbindbaren Verbindung wird im Sinne der Erfindung hingegen eine Verbindung zweier Komponenten verstanden, die sowohl drehfest sein kann als auch lösbar, beispielsweise eine Verbindung mittels einer Kupplungseinrichtung wie einer Trennkupplung, wobei bei geschlossener Kupplungseinrichtung eine drehfeste Verbindung vorliegt und bei geöffneter Kupplungseinrichtung eine gelöste Drehverbindung, das heißt bei geöffneter Kupplungseinrichtung sind die mittels der Kupplungseinrichtung verbundenen Komponenten drehbeweglich gegeneinander, können jedoch durch Schließen der Kupplungseinrichtung miteinander drehverbunden werden und sind daher miteinander drehverbindbar.

eine Antriebsleistung auf das jeweils zugehörige Getriebe aufgebracht werden kann.

Unter einer Ausgangsseite eines Getriebes, insbesondere unter der Ausgangsseite des weiteren Getriebes, ist im Sinne der Erfindung jeweils ein Bereich und/oder wenigstens eine Komponente zu verstehen, über welche eine auf das jeweils zugehörige Getriebe aufgebrachte Leistung abgeführt werden kann. Die Begriffe Eingangsseite und Ausgangsseite sind dabei nicht räumlich einschränkend zu verstehen, d.h. die Eingangsseite und die Ausgangsseite müssen sich nicht zwangsläufig auf unterschiedlichen Seiten eines Getriebes befinden, sondern

können durchaus auf einer Seite dicht nebeneinander angeordnet sein.

Dabei kann auch unter Umständen vorgesehen sein, dass in bestimmten Betriebszuständen eine Leistung, insbesondere eine Antriebsleistung auf das jeweils zugehörige Getriebe über eine Ausgangswelle eingebracht wird und dem entsprechend über eine Eingangswelle abgeführt wird. Insbesondere bei Vorsehen einer elektrischen Maschine als Antrieb kann dies vorteilhaft sein, um so elektrische

Energie aus einem Entschleunigungsvorgang zu schöpfen.

Das weitere Getriebe einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung weist eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite auf, wobei die Eingangsseite des weiteren Getriebes mit der ersten Eingangswelle drehverbunden ist und die Ausgangsseite des weiteren Getriebesatzes mit einer Ausgangswelle drehverbunden ist. Elemente des erweiterten Ravigneaux-Getriebes können mit der Ausgangswelle drehverbunden oder drehverbindbar sein. Der erste Planetengetriebesatz und der zweite Planetengetriebesatz bilden dabei einen erweiterten RavigneauxPlanetengetriebesatz, dem der weitere Getriebesatz in Leistungsflussrichtung vorgeschaltet ist. Hierbei verläuft der Leistungsfluss ausgehend von dem Primärantrieb über die Primärantriebswelle zur Eingangswelle des weiteren Getriebes. Die Eingangswelle des weiteren Getriebes ist vorzugsweise mit der

Primärantriebswelle drehverbunden oder drehverbindbar.

Unter einem Planetengetriebesatz im Sinne der Erfindung ist ein Getriebe zu

verstehen, welches der Wandlung eines Eingangsdrehmoments in ein

Ausgangsdrehmoment dient und dazu ein oder mehrere Getriebeelemente aufweist, wobei ein Planetengetriebe im Sinne der Erfindung vorzugsweise wenigstens zwei Getriebeelemente aufweist, insbesondere wenigstens ein an einem Planetenträger drehbeweglich abgestütztes Planetenrad sowie ein Sonnenrad und/oder ein Hohlrad, wobei das wenigstens eine Planetenrad jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad kämmt. Grundsätzlich kann jeweils jedes Getriebeelement mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt werden und das Ausgangsdrehmoment kann an jedem der weiteren Getriebeelemente abgegriffen werden, welches nicht mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erweiterte Ravigneaux-Getriebe einen ersten Radsatz aufweist und in diesem ersten Radsatz erste Planetenräder eines mit der Planetenträgerwelle verbundenen Planetenträgers mit einem ersten Sonnenrad einer ersten Sonnenradwelle sowie mit einem ersten Hohlrad der ersten Hohlradwelle kämmen, und dass das erweiterte Ravigneaux-Getriebe einen zweiten Radsatz aufweist und in diesem zweiten Radsatz zweite Planetenräder des Planetenträgers mit einem zweiten Sonnenrad einer zweiten Sonnenradwelle, mit einem zweiten Hohlrad einer zweiten Hohlradwelle kämmen und dass jedes erste Planetenrad auch mit je einem zweiten Planetenrad kämmt. Mit anderen Worten weist ein erfindungsgemäßes Getriebe einen ersten Radsatz oder Planetengetriebesatz auf, der ein erstes Sonnenrad, wenigstens ein erstes Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad kämmt, und einen mit der Planetenträgerwelle verbundenen Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen des wenigstens einen, ersten Planetenrades aufweist. Das wenigstens eine erste Planetenrad kämmt dabei auch mit einem ersten Hohlrad, welches mit einer ersten Hohlradwelle drehverbunden ist. Der zweite Radsatz oder Planetengetriebesatz eines erfindungsgemäßen Getriebes weist als zweite Getriebeelemente ein zweites Sonnenrad, ein zweites Hohlrad und wenigstens ein zweites Planetenrad auf, wobei das wenigstens eine, zweite Planetenrad mit dem zweiten Sonnenrad, dem zweiten Hohlrad und mit einem der ersten Planetenräder kämmt und drehbeweglich am Planetenträger abgestützt ist, insbesondere am selben Planetenträger wie das

wenigstens eine, erste Planetenrad.

Vorteilhaft ist, wenn eine Abtriebswelle mit einer zweiten Hohlradwelle drehverbunden oder drehverbindbar ist. Eine Abtriebswelle im Sinne der Erfindung ist eine Ausgangswelle oder ein Getriebeelement, über welches eine mechanische

Leistung, insbesondere eine Abtriebsleistung von dem Getriebe abgeführt werden kann. Vorzugsweise ist bei einem erfindungsgemäßen Getriebe die Abtriebswelle als Welle ausgebildet und durch ein Getriebegehäuse zumindest teilweise abgestützt und/oder im Getriebegehäuse gelagert und/oder insbesondere zumindest teilweise aus dem Getriebegehäuse herausgeführt. Ist die Abtriebswelle mit der zweiten Hohlradwelle drehverbindbar, so sind sie vorzugsweise über eine Kupplungseinrichtung drehverbindbar.

Weiters kann vorteilhaft sein, wenn das weitere Getriebe ein einfacher Planetensatz ist, wobei vorzugsweise eine weitere Sonnenradwelle gehäusefest ist, eine Ausgangswelle vorzugsweise mit einer weiteren Planetenträgerwelle drehverbunden ist und eine weitere Hohlradwelle mit der Primärantriebswelle drehverbunden ist. Damit kann ein kompakter Bau des weiteren Getriebes und ein besserer

Wirkungsgrad erreicht werden.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das weitere Getriebe ein Stirnradgetriebe mit vorzugsweise zwei Stufen ist. Dabei sind mit zwei Stufen zwei Übersetzungsstufen

gemeint.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes, mit einem - besonders vorzugsweise eine elektrische Maschine aufweisenden - Sekundärantrieb drehverbunden oder drehverbindbar ist. Mithilfe von mehreren Schaltelementen in Form von Kupplungseinrichtungen und/oder Bremseinrichtungen lassen sich somit jeweils verschiedene Gangstufen schalten, wobei zusätzlich zum Primärantrieb jeweils noch ein Sekundärantrieb mit dem Getriebe gekoppelt werden kann, insbesondere derart dass sich neben reinen, über den Primärantrieb antreibbaren Gangstufen weitere, zusätzliche Gangstufen ergeben, in denen ein reiner Antrieb mittels des Sekundärantriebs möglich ist und/oder ein mittels des Sekundärantriebs überlagerter Antrieb, d.h. ein sogenannter Boost-Betrieb und/oder ein so genannter ECVT-Betrieb (Electronic Continuously Variable Transmission) realisierbar ist, in

welchem Drehmoment und Drehzahl stufenlos variabel eingestellt werden können.

Um eine gut schaltbare Einleitung des Drehmoments vom Sekundärantrieb in das Getriebe zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der Sekundärantrieb mit einer ersten Hohlradwelle des erweiterten Ravigneaux-Getriebes drehverbunden oder

drehverbindbar ist.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Sekundärantrieb mit einer ersten Sonnenradwelle des erweiterten Ravigneaux-Getriebes drehverbunden oder drehverbindbar ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch ein höheres Drehmoment erreichbar ist. Darüber hinaus sind solche Ausführungsformen auch besonders für Sekundärantriebe besonders vorteilhaft, die zumindest eine elektrische Maschine aufweisen, welche im Niedervoltbereich, beispielsweise mit 48 V betrieben werden.

Weiters kann vorteilhaft sein, wenn der Sekundärantrieb über ein Sekundärgetriebe mit dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe drehverbunden oder drehverbindbar ist, wobei der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Sekundärgetriebes vorzugsweise größer 1 ist. Das Sekundärgetriebe ist dabei vorzugsweise ein nichtschaltbares Getriebe. Mit Übersetzungsverhältnis ist dabei der Quotient aus Drehzahl der Eingangsseite und Drehzahl der Ausgangsseite gemeint, wobei die Ausgangsseite mit dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe drehverbunden oder drehverbindbar ist und die Eingangsseite mit dem Sekundärantrieb drehverbunden oder drehverbindbar ist. Mit anderen Worten kann das Sekundärgetriebe also als

Reduktionsgetriebe ausgeführt sein.

Weiters kann auch vorgesehen sein, dass das Sekundärgetriebe und/oder das weitere Getriebe als Reduktionsgetriebe und/oder als Minus-Getriebe ausgebildet ist. Minusgetriebe sind Planetengetriebe, bei denen - bei einer festgehaltenen Welle - die beiden anderen Wellen in unterschiedlichen Drehrichtungen umlaufen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn eine Ausgangswelle des weiteren Getriebes mit zumindest einem ersten Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes, vorzugsweise einer ersten Sonnenradwelle, mittels einer zweiten Kupplungseinrichtung drehverbindbar ist. Es können also mehrere Elemente des erweiterten Ravigneaux-Getriebes mit der Ausgangswelle verbunden sein, vorzugsweise ist zumindest eines, nämlich das erste Element, mit ihr verbunden. Alternativ kann das erste Element auch eine zweite Sonnenradwelle sein. Dies erweitert die Anzahl an verschiedenen Schaltmodi. Sind mehrere Kupplungseinrichtungen vorgesehen, so sind diese vorzugsweise unabhängig

voneinander schaltbar.

Eine Kupplungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine

Drehmomentübertragungsvorrichtung, welche in mindestens zwei Schaltzuständen

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betrieben werden kann, vorzugsweise in einem geschlossenen Schaltzustand, in welchem ein Drehmoment über die Kupplungseinrichtung übertragen werden kann, und in einem geöffneten Zustand, in welchem ein Leistungsfluss zwischen zwei jeweils mit der Kupplungseinrichtung, insbesondere mechanisch verbundenen Komponenten getrennt ist und somit kein Drehmoment über die Kupplungseinrichtung übertragen werden kann. Dazu weist eine Kupplungseinrichtung vorzugsweise wenigstens zwei Kupplungsteile auf, wobei die beiden Kupplungsteile in einem Schließzustand der Kupplungseinrichtung miteinander mechanisch vorzugsweise drehverbunden sind, insbesondere reibschlüssig oder formschlüssig, und in einem geöffneten Zustand unabhängig

voneinander insbesondere drehbeweglich gegeneinander sind.

Weiters kann vorteilhaft sein, wenn zumindest ein zweites Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes, vorzugsweise die Planetenträgerwelle, mit der Primärantriebswelle mittels einer dritten Kupplungseinrichtung drehverbindbar ist. Es können also mehrere Elemente des erweiterten Ravigneaux-Getriebes mit der Primärantriebswelle verbunden sein. Vorzugsweise ist zumindest eines, nämlich das zweite Element, mit ihr verbunden. Sind mehrere Kupplungseinrichtungen

vorgesehen, so sind diese vorzugsweise unabhängig voneinander schaltbar.

Vorteilhaft ist auch, wenn das zweite Element des erweiterten RavigneauxGetriebes, vorzugsweise die Planetenträgerwelle, mit einer ersten Bremseinrichtung

blockierbar ist.

Eine Bremseinrichtung im Sinne der Erfindung dient zum lösbaren Festlegen wenigstens einer mit der Bremseinrichtung drehfest verbundenen Komponente, insbesondere zum lösbaren Festlegen wenigstens eines Getriebeelements, insbesondere zum lösbaren Festlegen des zugehörigen Getriebeelementes an einem das Getriebe umgebenden Getriebegehäuse. Bei aktivierter Bremseinrichtung, d.h. bei geschlossener Bremseinrichtung, ist das festgelegte Getriebeelement nicht bewegbar kann somit vorzugsweise nicht rotieren und ist somit insbesondere in seiner Drehbewegung blockiert. Bei geöffneter Bremseinrichtung ist das Getriebeelement hingegen vorzugsweise in wenigstens einem seiner vorgesehenen

Freiheitsgrade bewegbar.

Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest ein drittes Element des erweiterten

Ravigneaux-Getriebes, vorzugsweise eine zweite Sonnenradwelle, mit zumindest

einer zweiten Bremseinrichtung blockierbar ist. Es können also mehrere Elemente des erweiterten Ravigneaux-Getriebes mit Bremseinrichtungen verbunden sein. Vorzugsweise ist zumindest eines, nämlich das dritte Element, mit ihr verbunden und bremsbar. Sind mehrere Bremselemente vorgesehen, so sind diese

vorzugsweise unabhängig voneinander schaltbar.

Auch vorteilhaft kann sein, wenn das dritte Element des erweiterten RavigneauxGetriebes mit einer Ausgangswelle des weiteren Getriebes mittels einer vierten

Kupplungseinrichtung drehverbindbar ist.

Bei einem Fahrzeug ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn eine Abtriebswelle der Getriebeanordnung mit zumindest einer antreibbaren Achse des

Fahrzeugs drehverbindbar oder drehverbunden ist.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der nicht einschränkenden Figuren näher

erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in einer ersten

Ausführungsvariante;

Fig. 1b eine Schaltmatrix dieser ersten Ausführungsvariante;

Fig. 2a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer zweiten

Ausführungsvariante;

Fig. 2b eine Schaltmatrix der zweiten Ausführungsvariante;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer dritten Ausführungsvariante;

Fig. 4a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer vierten

Ausführungsvariante;

Fig. 4b eine Schaltmatrix der vierten Ausführungsvariante;

Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer fünften Ausführungsvariante;

Ausführungsvariante;

Fig. 6b eine Schaltmatrix der sechsten Ausführungsvariante;

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer siebten Ausführungsvariante;

Fig. 8a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer achten

Ausführungsvariante;

Fig. 8b eine Schaltmatrix der achten Ausführungsvariante;

Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer neunten

Ausführungsvariante;

Fig. 10a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer zehnten

Ausführungsvariante;

Fig. 10b eine Schaltmatrix der zehnten Ausführungsvariante;

Fig. 11a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer elften

Ausführungsvariante;

Fig. 11b eine Schaltmatrix der elften Ausführungsvariante;

Fig. 11a ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in einer elften

Ausführungsvariante;

Fig. 11b eine Schaltmatrix der elften Ausführungsvariante;

Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen

versehen.

Die in den Figuren gezeigten Antriebssysteme 21 mit Getriebeanordnungen 1 eines Kraftfahrzeugs weisen in allen Ausführungsvarianten jeweils einen erweiterten Ravigneaux-Planetensatz 2 mit einem vorgeschalteten weiteren Getriebe 3 auf,

wobei das weitere Getriebe 3 als ein durch ein Minusgetriebe gebildeter

Reduzierplanetensatz oder als ein zweistufiges Stirnradgetriebe ausgeführt ist. Darüber hinaus ist ein als Brennkraftmaschine ausgeführter Primärantrieb 7 über

eine Primärantriebswelle 12 mit der Getriebeanordnung 1 verbunden.

Der im Wesentlichen durch ein doppeltes Planetengetriebe gebildete erweiterte Ravigneaux-Planetensatz 2 weist ein erstes Sonnenrad 11a und ein zweites Sonnenrad 6a, welche mit entsprechenden einer ersten Sonnenradwelle 11 und einer zweiten Sonnenradwelle 6 verbunden sind, sowie zumindest ein mit einer zweiten Hohlradwelle 4 verbundenes zweites Hohlrad 4a auf. Ein Satz erster Planetenräder 9a kämmt mit einem ersten Hohlrad 5a, welches an einer Hohlradwelle 5 angeordnet ist, und dem ersten Sonnenrad 11a. Ein Satz zweiter Planetenräder 10a kämmt mit dem zweiten Sonnenrad 6a und steht mit den ersten Planetenrädern 9a und dem zweiten Hohlrad 4a im Eingriff. Die Planetenräder 9a, 10a sind an einem gemeinsamen Planetenträger 16 frei drehend angeordnet,

welcher mit einer Planetenträgerwelle 17 verbunden ist.

Der Primärantrieb 7, der als Brennkraftmaschine ausgeführt ist, weist eine Primärantriebswelle 12 auf, an der der Primärantrieb seine Antriebsleistung

bereitstellt.

Eine Abtriebswelle 15 ist mit dem Differential (Final Drive) FD einer angetriebenen

Achse, insbesondere mit den Vorderrädern, des Fahrzeugs drehverbunden.

Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform. Dabei ist das weitere Getriebe 3 ein Stirnradgetriebe, dessen Eingangswelle 13 mit der Primärantriebswelle 12 drehverbunden ist. Über zwei Stufen wird eine Übersetzung ins Langsamere erreicht und die übersetzte Leistung des Primärantriebs 7 an einer

Ausgangswelle 14 des weiteren Getriebes 3 bereitgestellt.

Über eine erste Kupplungseinrichtung C1 ist die Primärantriebswelle 12 mit der ersten Hohlradwelle 5 drehverbindbar. Über eine dritte Kupplungseinrichtung C3 ist die Primärantriebswelle 12 ebenso mit der Planetenträgerwelle 17 verbunden. Über eine zweite Kupplungseinrichtung C2 ist die Ausgangswelle 14 mit der ersten Sonnenradwelle 11 drehverbindbar. Eine zweite Bremsvorrichtung B2 ist mit der zweiten Sonnenradwelle 6 verbunden, womit diese durch Aktivierung der Bremse

gehäusefest festlegbar ist.

Fig. 1b zeigt eine Schaltmatrix der Kupplungseinrichtungen C1, C2, C3 und der Bremseinrichtung B2 für die in Fig. 1a dargestellte Getriebeanordnung, wobei ein "X" den aktivierten, also geschlossenen Zustand der entsprechenden Kupplungseinrichtungen C1, C2, C3 oder Bremseinrichtung B2 darstellt. Durch das Aktivieren von jeweils zwei der Kupplungseinrichtungen C1, C2, C3 oder der Bremseinrichtung B2 können insgesamt sechs Vorwärtsgänge g1-g6 geschaltet

werden.

Fig. 2a zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, mit einem Sekundärantrieb 18 in Form einer elektrischen Maschine. Dabei ist der Sekundärantrieb 18 über ein nichtschaltbares Sekundärgetriebe 19 ins langsamere

übersetzt, bevor es mit dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe 2 drehverbunden ist.

Der Sekundärantrieb 18 ist über das Sekundärgetriebe 19 in der ersten

Ausführungsform mit der ersten Hohlradwelle 5 drehverbunden.

Fig. 2b zeigt die entsprechende Schaltmatrix zur Fig. 2a. Dabei sind die Betriebsmodi (Gangstufenbereiche) g1 bis g6 für den Antrieb nur durch die Antriebsmaschine 21 Vorwärtsgänge, E1 ein Gang, bei dem nur durch den Sekundärantrieb angetrieben wird. Dieser wird erreicht, wenn nur die zweite Bremseinrichtung B2 aktiviert ist. Durch die Vielzahl an Schaltmodi sind auch Ladegänge L1 bis L3 durch Aktivierung von je nur einer Kupplungseinrichtung C1C3 erreichbar, in denen der Primärantrieb 7 den Sekundärantrieb 18 bei stehendem Fahrzeug mit Leistung versorgt und so über die elektrische Maschine die Batterien des Fahrzeugs geladen werden. Dabei muss bei L2 (P) und L3 (P) die Abtriebswelle 4 jedoch gebremst werden - durch eine Bremseinrichtung wie eine Handbremse beispielsweise. Es wird also deutlich, dass durch die Erfindung mehrere Vorwärtsgänge g1-g6, ein rein elektrischer Gang E1 und zusätzlich auch stationäre

Lademoden ermöglicht werden.

Ist nur Kupplungseinrichtung C2 oder nur Kupplungseinrichtung C3 aktiviert und die Abtriebswelle nicht gebremst, kann der Antriebsstrang in einem stufenlos leistungsverzweigten Betriebsbereich E-CVT1, E-CTV2 betrieben werden, indem vorteilhaft der Primärantrieb stationär betrieben wird und der Sekundärantrieb 21 entweder einem ersten Betriebsbereich generatorisch und in einem zweiten Betriebsbereich motorisch betrieben wird. Dadurch ist ein stufenloses

elektrodynamisches Anfahren möglich, wodurch ein eigenes Anfahrelement wie zum

Beispiel ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung entfallen kann. Das Umschalten vom stufenlos leistungsverzweigten Betrieb in

einen der fünf schaltbaren Gänge g1-g5 kann während dem Fahren erfolgen.

Das Rückwärtsfahren ist möglich, indem im Schaltmodus E1 der Sekundärantrieb in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird, was bei elektrischen Maschinen

leicht möglich ist.

Während dem Betrieb in einem der schaltbaren Gänge g1 bis g6 kann der Sekundärbetrieb 18 wahlweise generatorisch oder motorisch betrieben werden, um Hybridfunktionalitäten wie zum Beispiel "Boosten", Rekuperieren",

"Lastpunktverschiebung" oder "Segeln" zu ermöglichen.

Fig 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, welche der ersten sehr ähnlich ist, wobei das weitere Getriebe 3 als einfaches Planetengetriebe ausgeführt ist. Dabei ist ein weiteres Sonnenrad gehäusefest festgelegt, die Eingangswelle 13 mit einer weiteren Planetenträgerwelle und die Ausgangswelle 14 mit einer weiteren Hohlradwelle verbunden. Die Schaltmatrix aus Fig. 2b entspricht auch den möglichen Schaltformen dieser Ausführungsvariante.

In Fig. 4a ist eine vierte Variante gezeigt, die im Vergleich zu der zweiten eine vierte Kupplungseinrichtung C4 aufweist, welche die Ausgangswelle 14 mit der zweiten Sonnenradwelle 6 drehverbindbar macht. Damit sind weitere Schaltmodi

möglich, wie in Fig 4b sichtbar.

Somit können acht Vorwärtsgänge g1 -g8, noch ein weiterer Lademodus L4(P) (bei dem ebenso die Abtriebswelle 4 gebremst werden muss) und ein stufenlos leistungsverzweigter Betrieb als Rückwärtsgang R-E-CVT geschalten werden.

Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, die wie die vierte Ausführungsform eine vierte Kupplungseinrichtung C4, jedoch ein weiteres Getriebe 3 als Planetengetriebe wie in Fig. 3 vorsieht. Dem entsprechend gilt auch bei dieser Ausführungsform die Schaltmatrix aus Fig. 4b.

In Fig. 6a ist eine sechste Variante gezeigt, die im Vergleich zu der vierten eine erste Bremseinrichtung B1 aufweist, welche die zweite Sonnenradwelle 6 festlegen kann. Damit sind weitere Schaltmodi möglich, die in Fig 6b sichtbar sind.

Somit können neun Vorwärtsgänge g1 -g9 sowie ein Rückwärtsgang ER, bei dem

nur der Sekundärantrieb antreibt, geschalten werden.

Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsform, die wie die sechste Ausführungsform eine erste Bremseinrichtung B1 und ein weiteres Getriebe 3 als Planetengetriebe wie in Fig. 5 vorsieht. Dem entsprechend gilt auch bei dieser Ausführungsform die

Schaltmatrix aus Fig. 6b.

Fig. 8a zeigt eine achte Ausführungsform ähnlich der aus Fig. 6a, jedoch ist kein Sekundärantrieb vorgesehen. Dem entsprechend ergeben sich wie in Fig. 8b ersichtlich insgesamt neun Vorwärtsgänge g1-g9 und ein Rückwärtsgang R.

Fig. 9 zeigt eine neunte Ausführungsform wie die aus Fig. 7, jedoch ebenfalls ohne

Sekundärantrieb. Dem entsprechend gilt hier auch das Schaltdiagramm aus Fig. 8b.

In Fig. 10a ist eine zehnte Ausführungsform ersichtlich, welche sehr ähnlich der zweiten Ausführung ist. Dabei ist jedoch der Sekundärantrieb über eine sekundäre Kupplungseinrichtung 20 mit der ersten Sonnenradwelle 11 drehverbindbar. Die sekundäre Kupplungseinrichtung 20 ist wie dargestellt vorzugsweise zwischen Sekundärgetriebe und der ersten Sonnradwelle 11 angeordnet. Aus der

Schaltmatrix in Fig. 10b sind die Schaltmodi ersichtlich.

Fig. 11a und Fig. 12a zeigen elfte und zwölfte Ausführungsformen, bei denen wie in der zehnten Ausführungsform der Sekundärantrieb mit der ersten Sonnenradwelle 11 drehverbindbar ist. Dabei weisen sie noch eine vierte Kupplungseinrichtung C4 zwischen Ausgangswelle 14 und zweiter Sonnenradwelle 6 und die zwölfte Ausführung zusätzlich noch die erste Bremseinrichtung B1 für die Planetenträgerwelle 17 auf. Die jeweiligen Schaltmatrizen sind in Fig. 11b und Fig. 12b ersichtlich.

Die Ausführungsformen aus Fig. 10a, 11a, und 12a weisen alle Stirnradgetriebe als weitere Getriebe 3 auf, wobei diese Ausführungsformen natürlich auch mit Planetengetriebe als weitere Getriebe 3 denkbar sind. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe wie das weitere Getriebe 3 in der Ausführungsform aus Fig. 3

verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Getriebeanordnung (1) mit einer Primärantriebswelle (12) zur Drehverbindung mit einem Primärantrieb (7) und mit einem erweiterten Ravigneaux-Getriebe (2) und einem dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe (2) vorgeschalteten weiteren Getriebe (3), wobei das erweiterte Ravigneaux-Getriebe (2) ein zwei Sonnenradwellen (6,11), eine Planetenträgerwelle (17) und zwei Hohlradwellen (4,5) aufweisendes doppeltes Planetengetriebe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hohlradwelle (5) des erweiterten Ravigneaux- Getriebes (2) mit der Primärantriebswelle (12) mittels einer

ersten Kupplungseinrichtung (C1) drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erweiterte Ravigneaux-Getriebe (2) einen ersten Radsatz aufweist und in diesem ersten Radsatz erste Planetenräder (9a) eines mit der Planetenträgerwelle (17) verbundenen Planetenträgers (16) mit einem ersten Sonnenrad (11a) einer ersten Sonnenradwelle (11) sowie mit einem ersten Hohlrad (5a) der ersten Hohlradwelle (5) kämmen, und dass das erweiterte Ravigneaux-Getriebe (2) einen zweiten Radsatz aufweist und in diesem zweiten Radsatz zweite Planetenräder (10a) des Planetenträgers (16) mit einem zweiten Sonnenrad (6a) einer zweiten Sonnenradwelle (6), mit einem zweiten Hohlrad (4a) einer zweiten Hohlradwelle (4) kämmen und dass jedes erste Planetenrad (9a) auch mit je einem zweiten Planetenrad (10a) kämmt.

Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle (15) mit einer zweiten Hohlradwelle (4)

drehverbunden oder drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Getriebe (3) ein einfacher Planetensatz ist, wobei vorzugsweise eine weitere Sonnenradwelle gehäusefest ist, eine Ausgangswelle vorzugsweise mit einer weiteren Planetenträgerwelle drehverbunden ist und eine weitere Hohlradwelle mit der Primärantriebswelle (17) drehverbunden ist.

11.

12.

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Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Getriebe (3) ein Stirnradgetriebe mit

vorzugsweise zwei Stufen ist.

Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Element des erweiterten RavigneauxGetriebes (2), mit einem - besonders vorzugsweise eine elektrische Maschine aufweisenden - Sekundärantrieb (18) drehverbunden oder drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärantrieb (18) mit einer ersten Hohlradwelle (5) des erweiterten

Ravigneaux-Getriebes (3) drehverbunden oder drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärantrieb (18) mit einer ersten Sonnenradwelle (11) des

erweiterten Ravigneaux-Getriebes (3) drehverbunden oder drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärantrieb (18) über ein Sekundärgetriebe (19) mit dem erweiterten Ravigneaux-Getriebe (3) drehverbunden oder drehverbindbar ist, wobei der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Sekundärgetriebes (19) vorzugsweise größer 1 ist.

Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangswelle (14) des weiteren Getriebes (3) mit zumindest einem ersten Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes (2), vorzugsweise einer ersten Sonnenradwelle (11), mittels einer zweiten

Kupplungseinrichtung (C2) drehverbindbar ist.

Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes (2), vorzugsweise die Planetenträgerwelle (17), mit der Primärantriebswelle (12) mittels einer dritten Kupplungseinrichtung (C3)

drehverbunden ist.

Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes (2), vorzugsweise

die Planetenträgerwelle (17), mit einer ersten Bremseinrichtung (B1)

blockierbar ist.

13. Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein drittes Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes (2), vorzugsweise eine zweite Sonnenradwelle (6), mit

zumindest einer zweiten Bremseinrichtung (B2) blockierbar ist.

14. Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element des erweiterten Ravigneaux-Getriebes (2) mit einer Ausgangswelle (14) des weiteren Getriebes (3) mittels einer vierten

Kupplungseinrichtung (C4) drehverbindbar ist.

15. Antriebssystem (21), wobei das Antriebssystem (21) zumindest einen Primärantrieb (7), vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, sowie zumindest eine Getriebeanordnung (1) aufweist und wobei der Primärantrieb (7) über eine Primärantriebwelle (12) mit der Getriebeanordnung (1) drehverbindbar oder drehverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.

16. Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Antriebssystem (21) mit einer Getriebeanordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist und

vorzugsweise das Antriebssystem (21) nach Anspruch 15 ausgebildet ist.

17. Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle (15) der Getriebeanordnung (1) mit zumindest einer antreibbaren Achse des Fahrzeugs drehverbindbar oder drehverbunden ist.

04.10.2019 MT