DE102017201014A1

DE102017201014A1 - Automatisierte hybride Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102017201014A1
Application number: DE102017201014.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Johannes GLÜCKLER; Christian Mittelberger; Stefan Renner; Rayk GERSTEN; Kai Bornträger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Eine Getriebeanordnung (100) umfasst eine Antriebswelle (130); eine erste und eine zweite Eingangswelle (135, 140), die koaxial zueinander liegen; formschlüssige Kupplungen (120, 125), jeweils zur Kopplung der Antriebswelle (130) mit einer der Eingangswellen (135, 140); eine Zwischenwelle (175) und eine Ausgangswelle (165, 170). Ferner sind wenigstens ein erster Zahnradsatz (155) zur Kopplung einer der Eingangswellen (120, 125) mit der Zwischenwelle (175); wenigstens ein zweiter Zahnradsatz (155) zur Kopplung der Zwischenwelle (175) mit der Ausgangswelle (165, 170); wenigstens ein formschlüssiges Schaltelement (A-G, J) zur Schaltung eines der Zahnradsätze (155); und ein weiteres formschlüssiges Schaltelement (A-G, J) zur Kopplung einer der Eingangswellen (135, 140) direkt mit der Ausgangswelle (165, 170) der Getriebeanordnung (100) umfasst. Dabei ist die radial innen liegende erste Eingangswelle (125) dazu eingerichtet, drehmomentschlüssig mit einer elektrischen Antriebsmaschine (190) verbunden zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Doppelgetriebe, insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Ein Doppelgetriebe umfasst eine erste und eine zweite Eingangswelle, die jeweils mittels einer zugeordneten Kupplung drehmomentschlüssig mit einer Antriebswelle gekoppelt werden können. Jeder Eingangswelle ist ein Teilgetriebe zugeordnet, das üblicherweise mehrere Zahnradsätze umfasst, die alternativ zwischen die jeweilige Eingangswelle und eine Ausgangswelle geschaltet werden können. Um einen raschen Übergang zwischen einer ersten und einer zweiten eingelegten Gesamtübersetzung zu erreichen, werden zwischen jeweils eine der beiden Eingangswellen und die Ausgangswelle unterschiedliche Zahnradsätze geschaltet, wobei aber nur eine der Kupplungen geschlossen ist. Durch Öffnen der geschlossenen und Schließen der offenen Kupplung wird dann die Gesamtübersetzung gewechselt.
In einer Ausführungsform ist eine Zwischenwelle vorgesehen, wobei ein erster Zahnradsatz zwischen einer Eingangswelle und der Zwischenwelle und ein zweiter Zahnradsatz zwischen der Zwischenwelle und einer Abtriebswelle liegen können. Durch die unterschiedlichen Zahnradsätze kann eine Vielzahl unterschiedlicher Gesamtübersetzungen im Doppelgetriebe geschaltet werden.
Die Kupplungen können formschlüssig ausgeführt sein, sodass ein Schlupfbetrieb, wie er beispielsweise beim Anfahren des Antriebsstrangs oder beim Wechseln der eingelegten Gangstufe verwendet werden kann, nicht möglich ist. Um den Gangstufenwechsel trotzdem möglichst zugkraftunterbrechungsfrei und ruckarm zu gestalten, kann temporär Drehmoment aus einer anderen Quelle eingekoppelt werden, beispielsweise aus einer elektrischen Antriebsmaschine.
DE 10 2006 036 758 A1 zeigt ein Doppelgetriebe mit zwei formschlüssigen Eingangskupplungen und zwei elektrischen Antriebsmaschinen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Getriebeanordnung für hybriden Antrieb anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs; Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine Getriebeanordnung umfasst eine Antriebswelle; eine erste und eine zweite Eingangswelle, die koaxial zueinander liegen; formschlüssige Kupplungen, jeweils zur Kopplung der Antriebswelle mit einer der Eingangswellen; eine Zwischenwelle und eine Ausgangswelle. Ferner sind wenigstens ein erster Zahnradsatz zur Kopplung einer der Eingangswellen mit der Zwischenwelle; wenigstens ein zweiter Zahnradsatz zur Kopplung der Zwischenwelle mit der Ausgangswelle; wenigstens ein formschlüssiges Schaltelement zur Schaltung eines der Zahnradsätze; und ein weiteres formschlüssiges Schaltelement zur Kopplung einer der Eingangswellen direkt mit der Ausgangswelle von der Getriebeanordnung umfasst. Dabei ist die radial innen liegende erste Eingangswelle dazu eingerichtet, drehmomentschlüssig mit einer elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden.
So kann ein Schaltgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung angegeben werden, das flexibel in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden kann. Die elektrische Antriebsmaschine kann in jeder eingelegten Gangstufe ein Drehmoment zur Unterstützung oder Ersetzung eines mit der Antriebswelle verbundenen Antriebsmotors an der Ausgangswelle bereitstellen. Außerdem kann die elektrische Antriebsmaschine einen Wechsel eingelegter Gangstufen durch Einkoppeln von Drehmoment unterstützen, sodass Lastschaltungen möglich sind. Insbesondere Wechsel zwischen Gangstufen, die der nicht mit der elektrischen Antriebsmaschine verbundenen Eingangswelle zugeordnet sind, können so verbessert gesteuert werden. Der Gangstufenwechsel kann mittels einer Steuervorrichtung gesteuert werden, die mittels Aktuatoren auf beteiligte Schalteinrichtungen wirkt. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung optional auf eine Drehmomentsteuerung der elektrischen Antriebsmaschine wirken, um während des Gangstufenwechsels Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine einzukoppeln. So kann ein verbessertes automatisches Schaltgetriebe für Hybridbetrieb realisiert sein.
Es ist besonders bevorzugt, dass die elektrische Antriebsmaschine fest mit der ersten Eingangswelle gekoppelt ist, also keinerlei lösbare oder trennbare Kupplung und kein Schaltelement zwischen der Antriebsmaschine und der Eingangswelle vorgesehen ist. Dadurch kann eine kostengünstige integrierte Getriebeanordnung realisiert werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Antriebsmaschine von der Getriebeanordnung umfasst. Insbesondere kann die Antriebsmaschine mit der Getriebeanordnung integriert ausgeführt sein, um verbessert als Komplettlösung eingesetzt werden zu können. Die Getriebeanordnung kann dadurch besonders kompakt, kostengünstig oder wartungsarm ausgeführt sein.
Die elektrische Antriebsmaschine kann die Gangstufenwechsel und gegebenenfalls auch einen Anfahrvorgang aus dem Stillstand derart unterstützen, dass keine schlupfbehaftete Kupplung zwischen der Antriebswelle und einer verbundenen Antriebsmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, erforderlich ist. Ein Wirkungsgrad kann dadurch angehoben werden, die Robustheit der Getriebeanordnung kann gesteigert sein, ein Verschleiß einer schlupfenden Kupplung kann entfallen, ein Wartungsaufwand der Getriebeanordnung kann verringert sein. Ferner können die verwendeten formschlüssigen Koppelelemente einfach und kostengünstig herstellbar sein. Die Getriebeanordnung kann einfacher oder kompakter als eine mit Schlupfkupplung, etwa einer Reibkupplung oder einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, ausgestattete Getriebeanordnung sein.
In bevorzugten Ausführungsformen, die unten noch genauer beschrieben sind, kann die elektrische Antriebsmaschine mindestens vier Gangstufenwechsel zwischen fünf aufeinander folgenden Gangstufen unterstützen. Dabei kann eine der Gangstufen, insbesondere die dritte Gangstufe, ein Direktgang sein. Die beteiligten Gangstufen sind bevorzugt einer radial äußeren Eingangswelle zugeordnet. Eine Gangstufe unmittelbar unterhalb und/oder oberhalb des Direktgangs kann jeweils einen Koppelgang umfassen.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordnet. Anders ausgedrückt ist bevorzugt, dass die Drehachse der elektrischen Maschine zur gemeinsamen Drehachse der Eingangswellen parallel versetzt ist. Zur Ankopplung kann ein weiterer Zahnradsatz vorgesehen sein. Diese Ausführungsform kann bezüglich Größe oder Form eines zur Verfügung stehenden Bauraums, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, vorteilhaft sein. In einer anderen Ausführungsform ist die elektrische Maschine koaxial zu den Eingangswellen angeordnet, bzw. die Drehachsen der elektrischen Maschine und der Eingangswellen fallen zusammen. Dadurch kann die Getriebeanordnung sehr kompakt und wenig zerklüftet aufgebaut sein.
Die elektrische Maschine kann mittels einer zu den Eingangswellen parallelen Zwischenwelle mit der radial inneren Eingangswelle gekoppelt sein. Dadurch kann die elektrische Maschine an einer vorteilhaften Stelle in axialer Richtung an eine Welle, insbesondere eine Eingangswelle, gekoppelt sein. Durch Kopplung an die radial innere Eingangswelle kann vorteilhaft eine Zuordnung vieler, insbesondere mehrerer aufeinander folgender Gangstufen zur äußeren Eingangswelle unterstützt werden. Die Unterstützbarkeit von aufeinanderfolgenden Gangstufenwechseln durch die elektrische Antriebsmaschine kann dadurch verbessert sein.
Mit einer oder beiden Zwischenwellen kann jeweils ein Anschlusspunkt zur Bereitstellung von Drehmoment verbunden sein. Sind beide Zwischenwellen mit Anschlusspunkten verbunden, so können Drehzahlen an den Anschlusspunkten unabhängig voneinander einstellbar sein. Insbesondere kann eine Drehzahl des einen Anschlusspunkts über die elektrische Antriebsmaschine in weiten Grenzen frei wählbar sein. Die Drehzahl des anderen Anschlusspunkts kann an die Drehzahl der Antriebswelle gekoppelt sein.
Alle in der Getriebeanordnung einlegbaren Gangstufen können den gleichen Drehsinn der Ausgangswelle bezüglich der Antriebswelle realisieren. Anders ausgedrückt kann auf mechanische Rückwärtsgänge verzichtet werden, wodurch eine Radebene mit einem zugeordnetem Zahnradsatz komplett eingespart werden kann, was einen axialen Bauraum der Getriebeanordnung weiter verkleinern kann. Eine Rückwärtsfahrt kann trotzdem mittels der elektrischen Antriebsmaschine realisiert werden.
Die Getriebeanordnung kann ein nachgeschaltetes Gruppengetriebe zur Realisierung wenigstens zweier schaltbarer Übersetzungen mittels eines zugeordneten Schaltelements umfassen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist in der Getriebeanordnung wenigstens eine Gangstufe einlegbar, die einen Koppelgang umfasst. In einem Koppelgang liegen der erste Zahnradsatz, die Zwischenwelle und der zweite Zahnradsatz im Drehmomentfluss. Dadurch kann unter Einsatz relativ weniger Bauelemente eine Vielzahl einlegbarer Gangstufen realisiert sein.
Zur Steuerung eines Gangstufenwechsels kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, einen Übergang zwischen einer ersten Gangstufe, die als Koppelgang realisiert ist, und einer zweiten Gangstufe durch Aktivieren der elektrischen Antriebsmaschine zu unterstützen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, einen Übergang zwischen einer ersten Gangstufe und einer zweiten Gangstufe, die beide einen Drehmomentfluss durch die geschlossene zweite Kupplung umfassen, durch Aktivieren der elektrischen Antriebsmaschine zu unterstützen.
Die Zahnradsätze können derart dimensioniert sein, dass 12 unterschiedliche Gangstufen zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle eingelegt werden können, von denen genau einer eine Übersetzung aufweist, die kleiner als eins ist. Die Übersetzung ist bestimmt als Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle zur Drehzahl der Ausgangswelle. Ist die Übersetzung kleiner als eins, so dreht sich die Ausgangswelle schneller als die Eingangswelle. Eine solche Gangstufe wird auch als Overdrive (OD) bezeichnet. Diese Getriebeanordnung kann somit als „12-Gang 1OD“ beschrieben werden.
Die Zahnradsätze können auch derart dimensioniert sein, dass 12 unterschiedliche Gangstufen zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle eingelegt werden können, von denen genau zwei Übersetzungen aufweisen, die kleiner als eins sind. Diese Getriebeanordnung kann als „12-Gang 2OD“ beschrieben werden, wobei OD wieder für Overdrive steht.
In noch einer weiteren Ausführungsform sind die Zahnradsätze derart dimensioniert, dass 14 unterschiedliche Gangstufen zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle eingelegt werden können, von denen genau einer eine Übersetzung aufweist, die kleiner als eins ist. Diese Getriebeanordnung kann als „14-Gang 1OD“ beschrieben werden.
In allen Ausführungsformen können zusätzlich einer oder mehrere Rückwärtsgänge vorgesehen sein.
Die elektrische Antriebsmaschine kann koaxial zu den beiden Eingangswellen angeordnet sein, wobei bevorzugt ein weiteres formschlüssiges Schaltelement vorgesehen ist, um die elektrische Antriebsmaschine drehmomentschlüssig mit der zweiten Eingangswelle zu koppeln. Insbesondere kann die elektrische Antriebsmaschine eine Hohlwelle aufweisen, in der die zweite Eingangswelle liegt, die bevorzugt ebenfalls als Hohlwelle ausgeführt ist und die erste Eingangswelle aufnimmt. Die optionale Kopplung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der ersten Eingangswelle erfolgt bevorzugt mittels einer Vorgelege- oder Nebenwelle, die zur Drehachse der Antriebsmaschine parallel versetzt ist.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine schematische Darstellung einer Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsform;
2 eine Schaltmatrix für die Getriebeanordnung von 1;
3 eine Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsform;
4 eine Getriebeanordnung in einer dritten Ausführungsform;
5 eine Getriebeanordnung in einer vierten Ausführungsform;
6 eine Schaltmatrix für die Getriebeanordnung von 5;
7 eine Getriebeanordnung in einer fünften Ausführungsform;
8 eine Getriebeanordnung in einer sechsten Ausführungsform;
9 eine Schaltmatrix für die Getriebeanordnung von 8; und
10 eine Getriebeanordnung in einer siebten Ausführungsform

Es ist zu beachten, dass allgemein Merkmale zwischen den beschriebenen oder in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen übernommen oder in entsprechender Form übertragen werden können.
1 zeigt eine Getriebeanordnung 100 in einer ersten Ausführungsform. Die Getriebeanordnung 100 ist bevorzugt dazu eingerichtet, Drehmoment in einem Antriebsstrang zu übertragen. Der Antriebsstrang kann beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens angebracht sein und etwa von einem Verbrennungsmotor zu einem Antriebsrad verlaufen.
Die Getriebeanordnung 100 umfasst eine Doppelkupplung 105, ein Doppelgetriebe 110 und ein optionales Gruppengetriebe 115. Die Doppelkupplung 105 und das Doppelgetriebe 110 können separat oder miteinander integriert ausgeführt sein. Das Gruppengetriebe 115 kann ebenfalls mit dem Doppelgetriebe 110 integriert oder separat ausgeführt sein.
Die Doppelkupplung 105 umfasst eine erste Kupplung 120 und eine zweite Kupplung 125, die beide zum Trennen oder formschlüssigen Schließen eines Drehmomentflusses eingerichtet sind. Eine Drehmomentübertragung mit Schlupf, also mit einem Drehzahlunterschied zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite einer Kupplung 120, 125 ist üblicherweise nicht vorgesehen. Die Kupplungen 120, 125 können beispielsweise jeweils nach Art einer Klauenschaltung aufgebaut sein. Dabei können formschlüssig ineinander eingreifende Elemente insbesondere durch axiales Verschieben miteinander in Eingriff oder voneinander getrennt werden.
Eine Antriebswelle 130 der Doppelkupplung 105 kann mittels der ersten Kupplung 120 mit einer ersten Eingangswelle 135 und/oder mittels der zweiten Kupplung 125 mit einer zweiten Eingangswelle 140 des Doppelgetriebes 110 gekoppelt werden. Üblicherweise sind die Eingangswellen 135, 140 koaxial ausgeführt, wobei eine der Eingangswellen 135, 140in der als Hohlwelle ausgebildeten anderen Eingangswelle 135, 140 laufen kann. Dabei kann die radial innere Welle 135, 140 als Hohlwelle oder als Vollwelle ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, dass diejenige Eingangswelle 135, 140, die in der Gangstufe 1 (vgl. 2) Drehmoment überträgt, als radial innere Eingangswelle 135, 140 ausgeführt ist. Beim Einsatz des Doppelgetriebes 110 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug kann diese Gangstufe als Kriechgang oder zum Anfahren aus dem Stillstand eingerichtet sein.
Das Hauptgetriebe 110 umfasst bevorzugt ein erstes Teilgetriebe 145, das der ersten Kupplung 120 zugeordnet ist, und ein zweites Teilgetriebe 150, das der zweiten Kupplung 125 zugeordnet ist. Jedes Teilgetriebe 145, 150 kann wenigstens ein Schaltelement A-G, J und üblicherweise einen oder mehrere einen Zahnradsätze 155 umfassen. Ein Schaltelement A-G, J weist üblicherweise zwei Schaltstellungen auf, von denen eine zur formschlüssigen Drehmomentübertragung und die andere zur Auftrennung eines Drehmomentschlusses eingerichtet ist. Ein Schlupfbetrieb über eine der Kupplungen 120, 125 ist allgemein nicht vorgesehen. Eine Kupplung 120, 125 kann insbesondere nach Art einer Klauenschaltung aufgebaut sein.
Durch entsprechendes Öffnen oder Schließen von Schaltelementen A-G, J kann in einem Teilgetriebe 145, 150 eine Gangstufe 160 eingelegt werden, die in Form eines Übersetzungsfaktors zwischen der dem Teilgetriebe 145, 150 zugeordneten Eingangswelle 135, 140 und einer Ausgangswelle 165, 170 wirkt. Ausgewählte Gangstufen 160 sind in 1 an beteiligten Zahnradsätzen 145 angegeben. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Ausgangswellen 165, 170 vorgesehen, die ähnlich den Eingangswellen 135, 140 koaxial angeordnet sein können. In einer weiteren Ausführungsform kann aber auch nur eine einzige Ausgangswelle 165 vorgesehen sein. Die Eingangswellen 135, 140 und die Ausgangswellen 165, 170 sind bevorzugt um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert.
Die Zahnradsätze 145 der einzelnen Gangstufen 160 liegen bevorzugt in axial zueinander beabstandeten Radebenen 180. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Vorgelege- oder Zwischenwelle 175 vorgesehen, und eine Gangstufe 160 kann eine Drehmomentübertragung mittels eines ersten Zahnradsatzes 155 von einer der Eingangswellen 135, 140 an die Zwischenwelle 175 und mittels eines zweiten Zahnradsatzes 155 in einer anderen Radebene 180 weiter an eine der Ausgangswellen 165, 170 umfassen.
Ein Zahnradsatz 155 umfasst zwei oder mehr Zahnräder, die formschlüssig miteinander kämmen. Bevorzugt werden dabei stirnverzahnte Zahnräder verwendet, die beispielsweise gerade, schräge oder gepfeilte Verzahnungen tragen können. Die Übersetzung eines Zahnradsatzes 155 bestimmt sich aus einem konstruktiv festgelegten Verhältnis von Drehzahlen an der Eingangsseite zur Ausgangsseite und ist negativ, falls eine Drehrichtung dabei umgekehrt wird. Die Gangstufe 160 wird durch Hintereinanderschalten mehrerer Zahnradsätze 155 realisiert, wobei die Übersetzungen der beteiligten Zahnradsätze 155 miteinander multipliziert werden können, um eine Gesamtübersetzung zu bestimmen.
Durch Schließen des Schaltelements E kann ein Direktgang realisiert werden, bei dem die erste Eingangswelle 135 unmittelbar und ohne dass Drehmoment durch einen Zahnradsatz 145 fließt mit einer Übersetzung von 1 mit der ersten Ausgangswelle 165 gekoppelt ist. Der in der siebten Radebene 180 liegende Zahnradsatz 155 ist vorliegend als Abtriebskonstante ausgeführt. Durch diesen Zahnradsatz 155 fließt Drehmoment in Gangstufen 160 für Vorwärtsfahrt, außer im Direktgang oder Koppelgängen. Der Zahnradsatz 155 der sechsten Radebene 180 umfasst drei statt zwei miteinander kämmende Zahnräder, um eine Drehrichtungsumkehr zu realisieren. Durch diesen Zahnradsatz 155 fließt Drehmoment in jeder Gangstufe 160 für Rückwärtsfahrt.
In einem Koppelgang verläuft ein Kraftfluss von der Antriebswelle 130 über die zweite Kupplung 125 auf die zweite Eingangswelle 140, von dort über einen Zahnradsatz 155 weiter zur Zwischenwelle 175, über einen weiteren Zahnradsatz 155 zur ersten Eingangswelle 135 und über das geschlossene Schaltelement E zur ersten Ausgangswelle 165. Der Koppelgang kann auch einen Kraftfluss von der ersten Eingangswelle 135 in die zweite Eingangswelle 140 umfassen. In einem Koppelgang ist keine der Abtriebskonstanten wirksam, die hier in der sechsten und siebten Radebene 180 liegen. In einem Koppelgang müssen daher die den Abtriebskonstanten zugeordneten Schaltelemente F, G und J geöffnet sein. Die in der dargestellten Ausführungsform möglichen Koppelgänge werden unten mit Bezug auf 2 noch genauer erläutert.
Das optionale Gruppengetriebe 115 wirkt zwischen einer der Ausgangswellen 165, 170 und einer Abtriebswelle 185 der Getriebeanordnung 100 und kann eines oder mehrere Schaltelemente H, L sowie einen oder mehrere weitere Zahnradsätze 155 umfassen. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gruppengetriebe 115 ein Umlaufgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, das im Zwei-Wellen-Betrieb je nach Stellung der Schaltelemente H und L unterschiedliche Umsetzungsfaktoren realisieren kann. Dazu kann hier mittels der Schaltelemente G und J Drehmoment alternativ an einen Planetenradträger oder ein Sonnenrad des Planetengetriebes geleitet werden. Die Schaltelemente G und J können auch dem Gruppengetriebe 115 zugeordnet sein. Die Abtriebswelle 185 liegt bevorzugt koaxial zu den Ausgangswellen 165, 170 und/oder den Eingangswellen 135, 140 und/oder der Antriebswelle 130. Die Zwischenwelle 175 liegt üblicherweise parallel zu einer dieser Wellen 135, 140, 165, 170 und kann wie dargestellt einfach oder auch in einer mechanischen Parallelschaltung mit zugeordneten Zahnradsätzen 155 mehrfach vorgesehen sein.
Eine elektrische Antriebsmaschine 190 ist fest mit einer der Eingangswellen 135, 140 des Doppelgetriebes 110 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt bevorzugt mit derjenigen Eingangswelle 135, 140, die dem Teilgetriebe 145, 150 zugeordnet ist, das in der ersten Gangstufe 160 Drehmoment überträgt. In der dargestellten Ausführungsform kann dies insbesondere die radial innere erste Eingangswelle 135 sein. Zur Ankopplung der elektrischen Maschine 190 kann ein weiterer Zahnradsatz 155 vorgesehen sein, der vorliegend beispielhaft in der fünften Radebene 180 liegt. Dieser Zahnradsatz 155 kann insbesondere am Schaltelement E, das zum Schalten des Direktgangs eingerichtet ist, ausgebildet sein.
In der Ausführungsform von 1 umfasst die Getriebeanordnung 100 ein 12-Gang 2OD Getriebe mit seitlich angeordneter elektrischer Antriebsmaschine. OD steht dabei für „Overdrive“, also eine Gangstufe, bei der zwischen der Antriebswelle 130 und der Abtriebswelle 185 eine Übersetzung wirksam ist, bei der sich die Abtriebswelle 185 schneller dreht als die Antriebswelle 130.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Getriebeanordnung 100 ferner eine Steuervorrichtung 196, die in 1 lediglich symbolisch dargestellt ist. Die Steuervorrichtung 196 kann beispielsweise einen programmierbaren Mikrocomputer umfassen und ferner mittels eines elektrischen, elektro-hydraulischen, elektropneumatischen oder anders aufgebauten Aktuators den Kopplungszustand einer der Kupplungen 120, 125 oder eines der Schaltelemente A-G, J, H, L, M beeinflussen. Einer oder mehrere Aktuatoren können ebenfalls von der Getriebeanordnung 100 umfasst sein. In weiteren Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung 196 dazu eingerichtet, ein mittels der elektrischen Antriebsmaschine eingekoppeltes oder aufgenommenes Drehmoment zu steuern, bevorzugt in mehreren Stufen oder stufenlos. Dazu kann eine Drehmomentsteuerung vorgesehen sein, die insbesondere eine Brückenschaltung mit Paaren von Stromventilen umfassen kann, die an einer Zwischenkreisspannung betrieben werden und Phasenspannungen für die Antriebsmaschine bereitstellen können. Die Drehmomentsteuerung kann auch Teil der Steuervorrichtung 196 oder der Getriebeanordnung 100 sein.
2 zeigt eine Schaltmatrix 200 für die Getriebeanordnung 100 von 1. In Spalten der Schaltmatrix 200 sind von links nach rechts nacheinander eine Gangstufe 160, Schaltzustände der ersten Kupplung 120 (K1), der zweiten Kupplung 125 (K2), der Schaltelemente A bis G und J sowie L und H, eine Gesamtübersetzung i und ein Gangsprung φ (phi) eingetragen. Den angegebenen, exemplarisch erzielbaren Gesamtübersetzungen i sind passend dimensionierte Zahnradsätze 155 zugrunde gelegt. Die Angaben ergeben sich aus folgenden beispielhaften Übersetzungen der Zahnradsätze 155 der jeweiligen Radebenen 180:

Radebene 180 2 3 4 6 7 8

Übersetzung -1,00 -0,77 -1,30 2,00 -2,20 -2,71
Ein negatives Vorzeichen zeigt eine Drehrichtungsumkehr an. In einem Vorwärtsgang wird Drehmoment stets über eine der Radebenen 2, 3 oder 4 zur Zwischenwelle 175 und von dort über die Abtriebskonstante der siebten Radebene übermittelt, sodass Drehrichtungen der Eingangswelle 135, 140 und der Ausgangswelle 165, 170 wieder gleich sind. In Rückwärtsgängen liegt als Abtriebskonstante ein nichtinvertierender Radsatz in der sechsten Radebene zwischen der Zwischenwelle 175 und der Ausgangswelle 165, 170. Dieser Radsatz 155 umfasst hier drei statt zwei miteinander kämmende Zahnräder und stellt dadurch eine gleichsinnige Drehmomentübertragung bereit, sodass insgesamt die Drehrichtungen der Eingangswelle 135, 140 und der Ausgangswelle 165, 170 einander entgegengesetzt sind. Die Übersetzung der fünften Radebene 180 ist nicht in der Schaltmatrix 200 aufgeführt, da sie lediglich die Anbindung der elektrischen Maschine 190 betrifft und die Gesamtübersetzung i nicht beeinflusst.
Die in 2 angegebenen Gangstufen 160 sind auf die Antriebswelle 130 bezogen. Jede angegebene Gangstufe 160 umfasst eine erste numerische Angabe, die eine eingelegte Gangstufe 160 anzeigt, deren zugeordnete Kupplung 120, 125 geschlossen ist, und eine zweite, eingeklammerte Angabe, die eine optional gleichzeitig lastfrei vorgewählte Gangstufe 160 anzeigt. Die achte Gangstufe 160 ist je einmal mit geschlossenem Schaltelement L und mit geschlossenem Schaltelement H realisierbar. Die erste und die zwölfte Gangstufe 160 sind jeweils nur einmal in der Schaltmatrix 200 aufgeführt, da dem obersten und untersten Vorwärtsgang jeweils nur eine benachbarte Gangstufe 160 zugeordnet ist, die lastfrei vorgewählt werden kann. Den anderen Gangstufen 160 für Vorwärtsfahrt sind jeweils eine kleinere und eine größere lastfrei vorwählbare Gangstufe 160 zugeordnet. Die Rückwärtsgangstufen, deren Bezeichnungen mit R beginnen, haben keine in der Schaltmatrix 200 eingetragenen lastfrei vorwählbare Gangstufen 160.
Ein Kreuz in einer Spalte K1, K2, A-G, J, L und H der Schaltmatrix 200 bezeichnet jeweils eine geschlossene Verbindung der zugeordneten Kupplung 120, 125 bzw. des zugeordneten Schaltelements A-G, J, L und H; bei fehlendem Kreuz ist die zugeordnete Verbindung geöffnet, sodass kein Drehmoment übertragen wird. Ein Gangstufenwechsel umfasst bildlich üblicherweise einen Übergang von einer Tabellenzeile in eine benachbarte. Physisch können dazu die Kupplungen 120, 125 und die Schaltelemente A-G, J, H und L in ihren Schaltzuständen (geöffnet oder geschlossen) entsprechend verändert werden. Außerdem kann während des Übergangs von einer Gangstufe 160 in eine andere die elektrische Antriebsmaschine 190 zur Abgabe eines erhöhten Drehmoments angesteuert werden. Insbesondere kann die Kupplung 120, 125 einer eingelegten Gangstufe 160 geöffnet werden, während die elektrische Antriebsmaschine 190 Drehmoment an die Ausgangswelle 165, 170 bereitstellt; anschließend kann die Kupplung 120, 125 der einzulegenden Gangstufe geschlossen und das Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine 190 reduziert werden. Ein Gangstufenwechsel kann somit auch als Verfahren begriffen werden.
Die Gesamtübersetzung i gibt das Verhältnis der Drehzahl der Antriebswelle 130 bezüglich der Drehzahl der Abtriebswelle 185 der Getriebeanordnung 100 an. Der Gangsprung φ bezeichnet das Verhältnis von Gesamtübersetzungen i zueinander benachbarter Gangstufen 160. Der Gangsprung φ liegt hier beispielhaft bei ca. 1,30 und ist bei geometrischer Stufung zwischen den Gangstufen 160 konstant bzw. bei annähernd geometrischer Stufung im Wesentlichen konstant.
In der dargestellten Ausführungsform kann die elektrische Maschine 190 Drehmoment unmittelbar in allen solchen Gangstufen 160 einleiten, die der Eingangswelle zugeordnet sind, auf die die elektrische Maschine 190 wirkt, vorliegend also der ersten Eingangswelle 135. In der dargestellten Ausführungsform können die erste, die dritte, die fünfte, die achte und die zehnte Gangstufe 160 direkt unterstützt werden. Die Unterstützung kann eine mit der Antriebswelle 130 verbundene Antriebsmaschine entlasten oder einen rein elektrischen Antrieb realisieren. Alle Gangstufenwechsel benachbarter Gangstufen 160 können als Lastschaltungen durchgeführt werden, indem sie durch eingekoppeltes Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine 190 unterstützt werden. Das gilt auch für Gangstufenwechsel zwischen Gangstufen 160, die beide dem gleichen Teilgetriebe 145, 150, insbesondere der zweiten Eingangswelle 140, zugeordnet sind.
In der Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 100 von 1 sind mehrere Koppelgänge möglich (vgl. Schaltmatrix 200):

- Die vierte und die neunte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der zweiten und dritten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ¹, das entspricht hier der Gangstufe 160 unterhalb des Direktgangs.
- Die sechste und die elfte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der zweiten und der vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ^-1, das ist hier die Gangstufe 160 oberhalb des Direktgangs.
- Die zwölfte Gangstufe 160 wird durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der dritten und vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ^-2.

Die elektrische Antriebsmaschine 190 kann dazu verwendet werden, ein Drehmoment in den Antriebsstrang zwischen der Antriebswelle 130 und der Abtriebswelle 185 einzukoppeln. Dadurch kann die Abtriebswelle 185 allein durch die elektrische Antriebsmaschine 190 angetrieben werden, beispielsweise zum Anfahren oder Antreiben eines Kraftfahrzeugs, wenn die Abtriebswelle 185 beispielsweise mit einem Antriebsrad verbunden ist. Außerdem kann die elektrische Antriebsmaschine 190 Drehmoment einkoppeln, während eine im Doppelgetriebe 110 eingelegte Gangstufe 160 gewechselt wird.
Bei einem Übergang zwischen zwei Gangstufen 180, die beide eine geschlossene zweite Kupplung 125 erfordern, kann mittels der elektrischen Maschine 190 Drehmoment über die erste Eingangswelle 135 eingekoppelt werden. Die erste Kupplung 120 bleibt bei diesem Übergang bevorzugt geöffnet. Beim Übergang von einer Gangstufe 160 mit geschlossener erster Kupplung 120 zu einer Gangstufe 160 mit geschlossener zweiter Kupplung 125 kann ebenfalls Drehmoment mittels der elektrischen Antriebsmaschine 190 auf die erste Eingangswelle 135 gelegt werden, sodass das Doppelgetriebe 110 während des Schaltens entlastet werden kann.
Für die Lastschaltung ergeben sich folgende Unterstützungsmöglichkeiten: Schaltung 1-2: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die erste Gangstufe 160; Schaltung 2-3: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die dritte Gangstufe 160; Schaltung 3-4: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160; Schaltung 4-5: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160; Schaltung 5-6: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160; Schaltung 6-7: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160; Schaltung 7-8: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die achte Gangstufe 160; Schaltung 8-9: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die achte Gangstufe 160; Schaltung 9-10: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zehnte Gangstufe 160; Schaltung 10-11: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zehnte Gangstufe 160; Schaltung 11-12: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zehnte Gangstufe 160.
An der Getriebeanordnung 100 in der 12-Gang 2OD Ausführung von Figur 1 können durch die elektrische Antriebsmaschine 190 über den Direktgang (fünfte Gangstufe 160) insbesondere vier aufeinanderfolgende Gangstufenwechsel der Schaltungen 3-4, 4-5, 5-6 und 6-7 unterstützt werden. Dabei sind bevorzugt alle beteiligten Gangstufen 160 für eine mit der Antriebswelle 130 verbundene Antriebsmaschine der zweiten Kupplung 125 und der radial äußeren Eingangswelle 140 zugeordnet. Die vierte Gangstufe 160 ist bevorzugt ein Koppelgang. Die fünfte Gangstufe 160 umfasst weiter bevorzugt einen Direktgang. Die sechste Gangstufe 160 kann einen Koppelgang umfassen.
3 zeigt eine Getriebeanordnung 100 nach 1 in einer zweiten Ausführungsform. Die dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten im Wesentlichen durch die Anordnung der elektrischen Maschine 190 koaxial zu einer der Wellen 130, 135, 140, 165, 170, 185. Dazu kann die elektrische Maschine 190 eine Hohlwelle aufweisen, durch welche die Eingangswellen 135, 140 verlaufen können. Die elektrische Maschine 190 ist vorliegend mittels eines weiteren Zahnradsatzes 155, der beispielhaft in der ersten Radebene 180 liegt, an eine Vorgelege- oder Nebenwelle 192 angekoppelt, die parallel zu einer der Wellen 130, 135, 140, 165, 170, 185 liegt. Die Nebenwelle 192 ist über einen Zahnradsatz 155, der beispielhaft in der fünften Radebene 180 liegt, an die erste Eingangswelle 135 gekoppelt. Durch die Verwendung zweier in Serie geschalteter Zahnradsätze 155 kann eine Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine 190 und der ersten Eingangswelle 135 in weiten Grenzen beeinflusst werden. Insbesondere kann eine hohe Übersetzung gewählt werden, sodass die elektrische Maschine 190 verbessert in einem oberen Drehzahlbereich betrieben werden kann, in dem sie einen verbesserten Wirkungsgrad aufweisen kann.
Die Schaltmatrix von 2 und die oben mit Bezug auf 2 angegebene Lastschaltfunktion können auch für diese Ausführungsform der Getriebeanordnung 100 verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform können zwei Nebenwellen 192 vorgesehen sein, die einander beispielsweise bezüglich einer der Wellen 130, 135, 140, 165, 170, 185 gegenüberliegen können. Durch Einsatz mehrerer Nebenwellen 192 können die betreffenden Zahnradsätze kleiner und insbesondere schmaler dimensioniert werden, sodass die Getriebeanordnung 100 eine verringerte axiale Länge aufweisen kann. Außerdem kann eine radiale Belastung der Wellen 130, 135, 140, 165, 170, 185 verringert oder vermieden werden. Zusätzlich kann, wie oben beschrieben ist, die Zwischenwelle 175 doppelt ausgeführt sein, sodass die Nebenwellen 192 und Zwischenwellen 175 paarweise um 90° um die Wellen 130, 135, 140, 165, 170, 185 versetzt angeordnet sind. Insgesamt kann so eine sehr steife und kompakte Getriebeanordnung 100 geschaffen werden.
4 zeigt eine Getriebeanordnung 100 nach 3 in einer dritten Ausführungsform. Im Unterschied zur Ausführungsform von 3 sind hier an der Zwischenwelle 175 und der Nebenwelle 192 jeweils optionale Anschlusspunkte 194 zur Bereitstellung von Drehmoment vorgesehen. Ein solcher Anschlusspunkt 194 kann auch PTO (Power Take Off), Nebenabtrieb oder Zapfwelle genannt werden und zum Antreiben beispielsweise einer Pumpe, einer Seilwinde, eines elektrischen Generators, eines landwirtschaftlichen Geräts oder einer anderen Einrichtung vorgesehen sein. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Getriebeanordnung 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Anschlusspunkt 194 an der Zwischenwelle 175 kann über eines der Schaltelemente A, B, die zweite Kupplung 140 und die Antriebswelle 130 von einem angeschlossenen Antriebsmotor angetrieben werden. Der Anschlusspunkt 194 an der Nebenwelle 192 kann unabhängig von einer Drehung der Antriebswelle 130 mittels der elektrischen Antriebsmaschine 190 angetrieben werden. Drehzahlen der Anschlusspunkte 194 können durch entsprechendes Öffnen oder Schließen von Schaltelementen A-F und Ansteuern der elektrischen Antriebsmaschine 190 voneinander unabhängig gewählt werden.
5 zeigt eine Getriebeanordnung 100 nach 4 in einer vierten Ausführungsform. Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsformen ist hier die Zuordnung der Zahnradsätze 155 zu den Radebenen 180 vertauscht. In der ersten Gangstufe 160 wird nun Drehmoment über die zweite, radial äußere Eingangswelle 140 übertragen. Dadurch ändert sich auch die zugehörige Schaltmatrix 200, die entsprechend in 6 wiedergegeben ist.
In der exemplarisch dargestellten Ausführungsform ist die elfte Gangstufe 160 der Direktgang (Schaltelement E). Dies kann vorteilhaft sein, weil ihm dann ein höherer Fahranteil zukommt als wenn die zehnte Gangstufe der Direktgang ist. Die erste Gangstufe 160 kann wegen der Drehmomentführung über die zweite Eingangswelle 140 für ein rein elektrisches Fahren mittels der elektrischen Maschine 190 nicht zur Verfügung stehen.
In der Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 100 von 5 sind folgende Koppelgänge möglich:

- Die vierte und die zehnte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der zweiten und vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ¹, das entspricht hier der Gangstufe 160 unterhalb des Direktgangs.
- Die sechste und die zwölfte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der dritten und der vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ^-1, das ist hier die Gangstufe oberhalb des Direktgangs.

Die fünfte Gangstufe 160 ist der Direktgang, wenn das Gruppengetriebe 115 in der langsamen Stellung betrieben wird (Schaltelement L geschlossen, H geöffnet). Andernfalls, wenn das Gruppengetriebe 115 in der schnellen Stellung betrieben wird (Schaltelement L geöffnet, H geschlossen), ist die elfte Gangstufe 160 der Direktgang.
Exemplarisch sind in der Ausführungsform von 5 folgende Übersetzungen der Zahnradsätze 155 in den jeweiligen Radebenen 180 vorgesehen:

Radebene 180 2 3 4 6 7 8

Übersetzung -1,30 -0,77 -1,00 2,00 -2,20 -3,83
Schaltungen mit elektrischer Zugkraftstützung:
Ein Wechsel zwischen zwei Gangstufen 160 ist auch dann lastschaltfähig, wenn die Zahnradsätze 155 zweier der zweiten, radial äußeren Eingangswelle 140 zugeordneten Gangstufen 160 aufeinander folgen, da die elektrische Antriebsmaschine 190 über erste, radial innere Eingangswelle 135 ein Drehmoment einleiten kann. In der Schaltmatrix 200 ist das daran erkennbar, wenn die zweite Kupplung 125 bei einem Gangstufenwechsel geschlossen bleibt.
Für die Lastschaltung ergeben sich folgende Unterstützungsmöglichkeiten:

Schaltung 1-2: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zweite Gangstufe 160;
Schaltung 2-3: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zweite Gangstufe 160;
Schaltung 3-4: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160;
Schaltung 4-5: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160;
Schaltung 5-6: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160;
Schaltung 6-7: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die fünfte Gangstufe 160;
Schaltung 7-8: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die achte Gangstufe 160;
Schaltung 8-9: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die achte Gangstufe 160;
Schaltung 9-10: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die elfte Gangstufe 160;
Schaltung 10-11: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die elfte Gangstufe 160;
Schaltung 11-12: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die elfte Gangstufe 160.

Die dargestellte Getriebeanordnung 100 realisiert ein 12-Gang 1OD Getriebe. Mögliche Unterstützungen von Gangstufenwechseln durch die elektrische Antriebsmaschine 190 können denen der Ausführungsform von 1 entsprechen.
7 zeigt eine Getriebeanordnung 100 nach 3 in einer fünften Ausführungsform. Die dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass das Schaltelement C entfällt. Die resultierende Getriebeanordnung umfasst ein 12-Gang 1OD Getriebe mit nur einer Overdrive-Gangstufe. In der dritten Gangstufe des Doppelgetriebes kann die elektrische Antriebsmaschine 190 kein Drehmoment einkoppeln, sodass ein Hybridantrieb oder ein rein elektrischer Betrieb nicht möglich sein können. Die elektrische Maschine 190 kann jedoch üblicherweise innerhalb eines großen Drehzahlbereichs eingesetzt werden, sodass eng gestufte Gangstufen nicht erforderlich sind.
In einer weiteren Ausführungsform können die Zahnradsätze 155 der vierten und fünften Radebene 180 miteinander vertauscht werden, wodurch ein axialer Bauraumbedarf für die Nebenwelle 192 verringert sein kann.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann auch eine seitlich angeordnete elektrische Antriebsmaschine 190 wie in der Ausführungsform von 1 verwendet werden. In diesem Fall können ebenfalls die Zahnradsätze 155 der vierten und fünften Radebene vertauscht werden. Die Getriebeanordnung 100 von 1 kann auf diese Weise ein 12-Gang 1OD Getriebe umfassen.
8 zeigt eine Getriebeanordnung 100 nach 5 in einer sechsten Ausführungsform. Die dargestellte Getriebeanordnung 100 unterscheidet sich durch geänderte Übersetzungen der Zahnradsätze 155. Exemplarisch sind folgende Übersetzungen der Zahnradsätze 155 in den jeweiligen Radebenen 180 vorgesehen:

Radebene 180 2 3 4 6 7 8

Übersetzung -1,54 -1,00 -1,24 1,80 -1,91 -3,51
Der Gangsprung φ beträgt hier ca. 1,24. Eine zugehörige, geänderte Schaltmatrix 200 ist in 9 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Getriebeanordnung 100 als 14-Gang 1OD Getriebe ausgebildet und die dreizehnte Gangstufe ist der Direktgang.
In der Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 100 von 8 sind folgende Koppelgänge möglich:

- Die vierte und die elfte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der zweiten und dritten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ², das entspricht hier der Gangstufe 160 zwei Gangstufen unterhalb des Direktgangs.
- Die fünfte und die zwölfte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der zweiten und der vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ¹, das ist hier die Gangstufe 160 unterhalb des Direktgangs.
- Die siebte und die vierzehnte Gangstufe 160 werden durch die Kopplung der Zahnradsätze 155 der dritten und der vierten Radebene 180 realisiert. Diese beiden Zahnradsätze 155 ergeben hintereinandergeschaltet eine Übersetzung von φ^-1 , das ist hier die Gangstufe 160 oberhalb des Direktgangs.

Die sechste Gangstufe 160 ist der Direktgang, wenn das Gruppengetriebe 115 in der langsamen Stellung betrieben wird (Schaltelement L geschlossen, H geöffnet). Andernfalls, wenn das Gruppengetriebe 115 in der schnellen Stellung betrieben wird (Schaltelement L geöffnet, H geschlossen), ist die dreizehnte Gangstufe 160 der Direktgang.

Schaltung 1-2: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zweite Gangstufe 160;
Schaltung 2-3: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die zweite Gangstufe 160;
Schaltung 3-4: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die sechste Gangstufe 160;
Schaltung 4-5: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die sechste Gangstufe 160;
Schaltung 5-6: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die sechste Gangstufe 160;
Schaltung 6-7: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die sechste Gangstufe 160;
Schaltung 7-8: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die sechste Gangstufe 160;
Schaltung 8-9: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die neunte Gangstufe 160;
Schaltung 9-10: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die neunte Gangstufe 160;
Schaltung 10-11: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die dreizehnte Gangstufe 160;
Schaltung 11-12: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die dreizehnte Gangstufe 160;
Schaltung 12-13: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die dreizehnte Gangstufe 160;
Schaltung 13-14: el. Antriebsmaschine 190 stützt über die dreizehnte Gangstufe 160.

Ein Wechsel zwischen zwei Gangstufen 160 ist auch dann lastschaltfähig, wenn die Zahnradsätze 155 zweier der zweiten, radial äußeren Eingangswelle 140 zugeordneten Gangstufen 160 aufeinander folgen, da die elektrische Antriebsmaschine 190 über erste, radial innere Eingangswelle 135 ein Drehmoment einleiten kann. In der Schaltmatrix 200 ist das daran erkennbar, wenn die zweite Kupplung 125 bei einem Gangstufenwechsel geschlossen bleibt.
An der Getriebeanordnung 100 in der 14-Gang 1OD Ausführung von Figur 8 können durch die elektrische Antriebsmaschine 190 über den Direktgang (sechste Gangstufe 160) insbesondere fünf aufeinanderfolgende Gangstufenwechsel der Schaltungen 3-4, 4-5, 5-6, 6-7 und 7-8 unterstützt werden. Dabei sind bevorzugt wobei alle beteiligten Gangstufen 160 für eine mit der Antriebswelle 130 verbundene Antriebsmaschine der zweiten Kupplung 125 und der radial äußeren Eingangswelle 140 zugeordnet. Die vierte, fünfte und/oder siebte Gangstufe 160 sind bevorzugt Koppelgänge. Die sechste Gangstufe umfasst weiter bevorzugt einen Direktgang.
10 zeigt eine Getriebeanordnung 100 in einer siebten Ausführungsform. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen der Getriebeanordnung 100 ist hier ein zusätzliches Schaltelement M vorgesehen, um die elektrische Maschine 190 an die zweite Eingangswelle 140 zu koppeln oder von ihr zu trennen. Dadurch kann die erste Gangstufe 160 mit Drehmomentunterstützung der elektrischen Maschine 190 verwendet werden. Dabei sind die Schaltelemente M, A, G und L geschlossen. Das zusätzliche Schaltelement M kann an allen hier beschriebenen Ausführungsformen der Getriebeanordnung 100 eingesetzt werden, an denen die erste Gangstufe 160 der zweiten, radial äußeren Eingangswelle 140 zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise eine Trennkupplung, eine Reibkupplung oder eine Anfahrkupplung zwischen der Antriebswelle 130 und einem Antriebsmotor eingesetzt werden. Eine solche Kupplung erlaubt bevorzugt einen Schlupfbetrieb, um ein Anfahren aus dem Stillstand zu erlauben. Eine solche Kupplung kann auch als beispielsweise hydrodynamischer Drehmomentwandler realisiert sein. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der nichtinvertierende Zahnradsatz entfallen, sodass keine Rückwärtsgänge zur Verfügung gestellt werden. Ein Rückwärtsfahren kann dann immer noch rein elektrisch mittels einer in entgegengesetzter Laufrichtung antreibenden elektrischen Maschine 190 erfolgen.
Bezugszeichenliste

100: Getriebeanordnung
105: Doppelkupplung
110: Doppelgetriebe (Hauptgetriebe)
115: Gruppengetriebe
120: erste Kupplung
125: zweite Kupplung
130: Antriebswelle
135: erste Eingangswelle
140: zweite Eingangswelle
145: erstes Teilgetriebe
150: zweites Teilgetriebe
155: Zahnradsatz
160: Gangstufe
165: erste Ausgangswelle
170: zweite Ausgangswelle
175: Zwischenwelle, Vorgelegewelle
180: Radebene
185: Abtriebswelle
190: elektrische Antriebsmaschine (EM)
192: Nebenwelle, Vorgelegewelle
194: Anschlusspunkt
196: Steuervorrichtung
A-G, J, H, L, M: Schaltelement
i: Gesamtübersetzung
φ, phi: Gangsprung
200: Schaltmatrix

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006036758 A1 [0005]

Claims

Getriebeanordnung (100), die folgendes umfasst: eine Antriebswelle (130); eine erste und eine zweite Eingangswelle (135, 140), die koaxial zueinander liegen; formschlüssige Kupplungen (120, 125), jeweils zur Kopplung der Antriebswelle (130) mit einer der Eingangswellen (135, 140); eine Zwischenwelle (175) und eine Ausgangswelle (165, 170); wenigstens einen ersten Zahnradsatz (155) zur Kopplung einer der Eingangswellen (135, 140) mit der Zwischenwelle (175); wenigstens einen zweiten Zahnradsatz (155) zur Kopplung der Zwischenwelle (175) mit der Ausgangswelle; wenigstens ein formschlüssiges Schaltelement (A-G, J) zur Schaltung eines der Zahnradsätze (155); ein weiteres formschlüssiges Schaltelement (A-G, J) zur Kopplung einer der Eingangswellen (135, 140) direkt mit der Ausgangswelle; dadurch gekennzeichnet, dass die radial innen liegende erste Eingangswelle (135) zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer elektrischen Antriebsmaschine (190) eingerichtet ist.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die zweite Eingangswelle (140) eine Hohlwelle umfasst, in der die erste Eingangswelle (135) zumindest auf einem axialen Abschnitt aufgenommen ist.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Antriebsmaschine (190) zu den Eingangswellen (135, 140) parallel versetzt angeordnet ist.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Antriebsmaschine (190) koaxial zu den Eingangswellen (135, 140) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 4, wobei die elektrische Antriebsmaschine (190) mittels einer zu den Eingangswellen (135, 140) parallelen Zwischenwelle (192) mit der radial inneren Eingangswelle (135) gekoppelt ist.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Anschlusspunkt (194) zur Bereitstellung von Drehmoment mit einer Zwischenwelle (175) verbunden ist.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei alle einlegbaren Gangstufen (160) den gleichen Drehsinn der Ausgangswelle (165, 170) bezüglich der Antriebswelle (130) realisieren.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein der Ausgangswelle (165, 170) nachgeschaltetes Gruppengetriebe (115) zur Realisierung wenigstens zweier schaltbarer Übersetzungen mittels eines zugeordneten Schaltelements (H, L).
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Gangstufe (160) einlegbar ist, die einen Koppelgang umfasst, bei dem der erste Zahnradsatz (155), die Zwischenwelle (175) und der zweite Zahnradsatz (155) im Drehmomentfluss liegen.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Steuervorrichtung (196), die dazu eingerichtet ist, einen Übergang zwischen einer ersten Gangstufe (160), die als Koppelgang realisiert ist, und einer zweiten Gangstufe (160) durch Aktivieren der elektrischen Antriebsmaschine (190) zu unterstützen.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuervorrichtung (196), die dazu eingerichtet ist, einen Übergang zwischen einer ersten Gangstufe (160) und einer zweiten Gangstufe (160), die beide einen Drehmomentfluss durch die geschlossene zweite Kupplung (125) umfassen, durch Aktivieren der elektrischen Antriebsmaschine (190) zu unterstützen.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zahnradsätze (155) derart dimensioniert sind, dass 12 unterschiedliche Gangstufen (160) zwischen der Antriebswelle (130) und der Ausgangswelle (165, 170) eingelegt werden können, von denen genau einer eine Übersetzung aufweist, die kleiner als eins ist.
Getriebeanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Zahnradsätze (155) derart dimensioniert sind, dass 12 unterschiedliche Gangstufen (160) zwischen der Antriebswelle (130) und der Ausgangswelle (165, 170) eingelegt werden können, von denen genau zwei Übersetzungen aufweisen, die kleiner als eins sind.
Getriebeanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Zahnradsätze (155) derart dimensioniert sind, dass 14 unterschiedliche Gangstufen (160) zwischen der Antriebswelle (130) und der Ausgangswelle (165, 170) eingelegt werden können, von denen genau einer eine Übersetzung aufweist, die kleiner als eins ist.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrische Antriebsmaschine (190) koaxial zu den beiden Eingangswellen (120, 125) angeordnet ist und ein formschlüssiges Schaltelement (M) vorgesehen ist, um die elektrische Antriebsmaschine (190) mit der zweiten Eingangswelle (140) zu koppeln.