DE102014208712B3

DE102014208712B3 - Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014208712B3
Application number: DE102014208712.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Johannes Kaltenbach; Uwe Griesmeier; Viktor Warth; Stephan Scharr; Matthias Horn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-05-10

Abstract

Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs, das eine Antriebswelle (AN), eine Abtriebswelle (AB), einen ersten Planetenradsatz (PS1), welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, einen zweiten Planetenradsatz (PS2), welcher mit dem ersten Planetenradsatz (PS1) verbindbar ist und ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wenigstens vier Wellen (W1, W3, W4, W2), wenigstens vier selektiv schaltbare Schaltelemente (K1, K2, K3, K4), mit welchen die zwei Planetenradsätze (PS1, PS2) derart verbindbar sind, dass wenigstens vier mechanische Vorwärtsgangstufen über zwei gleichzeitig geschaltete Schaltelemente (K1, K2, K3, K4) realisierbar sind, und einen Elektromotor (EM), welcher wenigstens einer der Wellen (W1, W3, W4, W2) zugeordnet ist und mit wenigstens einem der Planetenradsätze (PS1, PS2) und der Abtriebswelle (AB) derart verbindbar oder verbunden ist, dass wenigstens eine elektrische Vorwärtsgangstufe und wenigstens eine elektrische Rückwärtsgangstufe realisierbar sind, umfasst. Das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ist mit der Abtriebswelle (AB) verbunden. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ist mittels eines ersten Schaltelements (K1) mit der Antriebswelle (AN) verbindbar. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ist mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels eines zweiten Schaltelements (K2) verbindbar. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ist mittels eines dritten Schaltelements (K3) mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) verbindbar, und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ist mittels eines vierten Schaltelements (K4) mit der Abtriebswelle (AB) verbindbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1.
Getriebe, welche in einem Antriebsstrang in Fahrzeugen eingesetzt werden, weisen häufig Planetenradsätze auf, die über Schaltelemente, beispielsweise Kupplungen oder Bremsen, miteinander verbunden werden können, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Das Getriebe umfasst dabei eine vordefinierte Anzahl an zueinander abgestuften Gängen. Mit den Planetenradsätzen ist üblicherweise ein Anfahrelement verbunden, welches beispielsweise ein hydrodynamisches oder elektrodynamisches Anfahrelement sein kann.
Aus der DE 10 2012 212 257 A1 ist ein Planetengetriebe für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs bekannt, welches fünf mechanische Vorwärtsgangstufen aufweist. An eine Welle eines dritten Planetenradsatzes ist ein Elektromotor angekoppelt, welcher mehrere Funktionen erfüllt. Bei den durchgeführten Schaltvorgängen im verbrennungsmotorischen Betrieb kann die Zugkraft des das Getriebe enthaltenden Antriebsstrangs durch den Elektromotor erhalten werden, indem der Elektromotor mit einer Abtriebswelle des Getriebes gekoppelt wird und die entsprechenden Schaltelemente synchronisiert werden. Des Weiteren dient der Elektromotor als elektrodynamisches Anfahrelement, kurz EDA, und stützt während des Anfahrens ein Drehmoment ab. Ebenfalls kann der Elektromotor für einen rein elektrischen Fahrbetrieb genutzt werden. Dies ist in zwei je eine unterschiedliche Übersetzung aufweisenden elektrischen Gangstufen möglich. Während des rein elektrischen Fahrbetriebs kann der Verbrennungsmotor durch das Schließen eines Schaltelements zugeschaltet werden, wenn dieser vorher durch einen separaten Starter gestartet worden ist. Das Zuschalten des Verbrennungsmotors erfolgt im ersten elektrischen Gang mit Zugkraftunterbrechung und im zweiten elektrischen Gang zugkrafterhaltend.
Aus DE 10 2013 005 949 A1 ist eine Antriebseinrichtung für ein hybridelektrisches Fahrzeug bekannt. Diese Antriebseinrichtung weist eine erste Planetenradsatzgruppe aus, die mindestens vier Drehelemente aufweist. Diese Planetenradsatzgruppe ist zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet. Des Weiteren umfasst die Antriebseinrichtung eine Maschine und einen ersten Motor/Generator. Mittels dieser Antriebseinrichtung können z. B. vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang in einem hybridischen oder herkömmlichen Fahrmodus, sowie zwei Vorwärtsgänge und ein elektrischer Rückwärtsgang in einem rein elektrischen Fahrmodus dargestellt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches einen mit den Planetenradsätzen des Getriebes verbundenen oder verbindbaren Elektromotor aufweist. Mittels des vorzuschlagenden Getriebes sollen vier mechanische Gangstufen und wenigstens eine elektrische Gangstufe realisiert werden, wobei sowohl ein rein verbrennungsmotorischer als auch ein rein elektrischer sowie ein kombinierter Fahrbetrieb umsetzbar sein sollen. Während des elektrischen Fahrens soll in jeder der elektrischen Gangstufen die Antriebsquelle, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, zugkrafterhaltend zuschaltbar sein. Des Weiteren soll der Elektromotor als elektrodynamisches Anfahrelement dienen. Mit dem vorzuschlagenden Getriebe sollen sowohl elektrodynamische als auch abtriebsgestütze Lastschaltverfahren realisierbar sein. Das vorzuschlagende Getriebe soll des Weiteren einen einfachen Aufbau und eine kompakte Bauweise aufweisen und sowohl für eine koaxiale Anordnung als auch für eine Front-Quer- oder Heck-Quer-Anordnung geeignet sein. Ebenfalls soll das vorzuschlagende Getriebe eine geringe Bauteilbelastung und geringe Getriebeverluste, jedoch eine gute Übersetzungsreihe und einen guten Verzahnungswirkungsgrad aufweisen.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein Getriebe mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten Planetenradsatz, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, einen zweiten Planetenradsatz, welcher mit dem ersten Planetenradsatz verbindbar ist und ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wenigstens vier Wellen, wenigstens vier selektiv schaltbare Schaltelemente, mit welchen die zwei Planetenradsätze derart verbindbar sind, dass wenigstens vier mechanische Vorwärtsgangstufen über zwei gleichzeitig geschaltete Schaltelemente realisierbar sind, und einen Elektromotor, welcher wenigstens einer der Wellen zugeordnet ist und mit wenigstens einem der Planetenradsätze und der Abtriebswelle derart verbindbar oder verbunden ist, dass wenigstens eine elektrische Vorwärtsgangstufe und wenigstens eine elektrische Rückwärtsgangstufe realisierbar sind. Zwei Elemente werden hierbei als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit der gleichen Drehzahl. Zwei Elemente werden im Gegenzug als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente, wenn die Verbindung besteht, mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente des Getriebes können dabei über eine Welle oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.
Die Antriebswelle dient zum Einleiten eines Drehmoments einer Antriebsquelle, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, in das Getriebe. Die Antriebswelle kann dabei eine gewisse Drehzahl aufweisen, welche von der Antriebsquelle erzeugt wird. Alternativ dazu können die Drehzahl der Antriebswelle und die von der Antriebsquelle erzeugte Drehzahl voneinander abweichen, wenn beispielsweise zwischen der Antriebsquelle und der Antriebswelle ein Schaltelement angeordnet ist. Die Abtriebswelle leitet das Drehmoment, welches durch das Getriebe gewandelt wurde, aus dem Getriebe heraus, und weist dabei eine Drehzahl auf, welche durch das Getriebe übersetzt wurde. Die Übersetzung eines Getriebes ist definiert als Quotient von Antriebswellendrehzahl zu Abtriebswellendrehzahl des Getriebes.
Die Übersetzung der Drehzahl und die Wandlung des Drehmoments erfolgt über die zwei verbindbaren Planetenradsätze. Ein Planetenradsatz definiert sich als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Steg, an dem eine Anzahl an Planetenrädern drehbar gelagert ist, einem Sonnenrad und einem Hohlrad. Die Elemente jedes Planetenradsatzes sind Sonnenrad, Steg und Hohlrad des entsprechenden Planetenradsatzes.
Ein Planetenradsatz oder beide Planetenradsätze des vorgeschlagenen Getriebes können Minus-Planetenradsätze sein. Ein Minus-Planetenradsatz ist ein Einzel-Planetenradsatz mit genau einem Steg, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, mit genau einem Sonnenrad und mit genau einem Hohlrad, wobei die Verzahnung jedes der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrads kämmt, wodurch Hohlrad und Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Das erste Element des Minus-Radsatzes ist immer das Sonnenrad, das zweite Element des Minus-Radsatzes ist immer der Steg und das dritte Element des Minus-Radsatzes ist immer das Hohlrad.
Alternativ können ein Planetenradsatz oder beide Planetenradsätze des vorgeschlagenen Getriebes als Plus-Planetenradsätze ausgeformt sein. Ein Plus-Planetenradsatz ist ein Einzel-Planetenradsatz mit genau einem Steg, an dem innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert sind, mit genau einem Sonnenrad und mit genau einem Hohlrad, wobei die Verzahnung jedes der inneren Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung eines der äußeren Planetenräder kämmt, und wobei die Verzahnung jedes der äußeren Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Hohlrads als auch mit der Verzahnung eines der inneren Planetenräder kämmt, wodurch Hohlrad und Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Das erste Element des Plus-Radsatzes ist immer das Sonnenrad, das zweite Element des Plus-Radsatzes ist immer das Hohlrad und das dritte Element des Plus-Radsatzes ist immer der Steg.
Die beiden Planetenradsätze sind miteinander verbindbar. Dies heißt, dass die beiden Planetenradsätze miteinander wirkverbunden werden können, so dass das Drehmoment der Antriebswelle durch die Planetenradsätze gewandelt werden kann.
Die Drehmomentübertragung auf die einzelnen Elemente der Planetenradsätze und zwischen diesen erfolgt über die wenigstens vier Wellen und über die Antriebs- und Abtriebswelle. Unter einer Welle ist jedoch nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern es sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente subsumiert, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Die einzelnen Elemente der beiden Planetenradsätze, die Antriebswelle, die Abtriebswelle, ein Getriebegehäuse und die wenigstens vier Wellen können über die wenigstens vier selektiv schaltbaren Schaltelemente miteinander verbunden werden. Ein Schaltelement ist hierbei definiert als eine schaltbare Verbindung zwischen zwei Elementen des Getriebes, wobei das zwischen diesen beiden Elementen zu übertragende Drehmoment mittels Kraftschluss, beispielsweise bei Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen, Bandbremsen, Konuskupplungen, Konusbremsen, oder mittels Formschluss, beispielsweise bei Klauenkupplungen, Klauenbremsen oder Zahnkupplungen, übertragen wird. Kupplungen sind Schaltelemente, welche entsprechend ihres Betätigungszustands eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zulassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments darstellen. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert. Unter einer geöffneten Kupplung ist eine nicht betätigte Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Bei betätigter, d. h. geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung.
Unter einer Bremse ist ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise mit dem Gehäuse des Getriebes, verbunden ist. Unter einer nicht betätigten Bremse ist eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das rotierbare Bauteil im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierbaren Bauteils nimmt. Bei betätigter, d. h. geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils bis hin zum Stillstand, das heißt, dass eine Verbindung zwischen rotierbarem Element und feststehendem Element herstellbar ist.
Jedes der wenigstens vier selektiv schaltbaren Schaltelemente kann als Kupplung ausgeformt sein. Die Schaltelemente können selektiv geschaltet werden, d. h. jedes Schaltelement kann einzeln ausgewählt und bedarfsgerecht einzeln geschaltet werden. Es besteht in anderen Worten keine Abhängigkeit im Schaltverhalten zwischen den wenigstens vier Schaltelementen. Diese geringe Anzahl an Schaltelementen und Planetenradsätzen führt zu einem einfachen Aufbau und einer kompakten Bauweise des vorgeschlagenen Getriebes. Dadurch ist eine kostengünstige und bauraumsparende Realisierung möglich.
Mittels der wenigstens vier Schaltelemente können die zwei Planetenradsätze derart verbunden werden, dass wenigstens vier mechanische Vorwärtsgangstufen über zwei gleichzeitig geschaltete Schaltelemente durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse realisiert werden können. Gangstufen eines Getriebes sind hierbei definiert durch vordefinierte feste Drehzahlverhältnisse zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle, die entsprechend der für das Getriebe gültigen Schaltlogik durch Schließen von zuvor nicht im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelementen des Getriebes und/oder Öffnen von zuvor im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelementen des Getriebes schaltbar sind.
Eine mechanische Vorwärtsgangstufe definiert sich hierbei als eine Vorwärtsgangstufe, welche ausschließlich durch das Schließen der selektiv schaltbaren Schaltelemente und Einleitung eines durch die insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeführte Antriebsquelle erzeugten Drehmoments über die Antriebswelle dargestellt ist. Mit anderen Worten wird das durch die Antriebsquelle mechanisch erzeugte Drehmoment der Antriebswelle durch das Zusammenspiel der Elemente der zwei Planetenradsätze, welche durch das Schließen zweiter Schaltelemente in Wirkverbindung gesetzt werden können, zu einem Drehmoment der Abtriebswelle übersetzt.
Des Weiteren definiert sich eine Vorwärtsgangstufe als eine Gangstufe, welche zu einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs führt. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle drehen in die gleiche Richtung. Im Gegensatz dazu ist eine Rückwärtsgangstufe als eine Gangstufe definiert, welche zu einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs führt. Die Abtriebswelle des Getriebes dreht in die der Vorwärtsbewegung entgegengesetzte Richtung.
Die Abtriebswellendrehzahl richtet sich nach der entsprechenden geschalteten Vorwärtsgangstufe. Jede Vorwärtsgangstufe weist ein zu den übrigen Vorwärtsgangstufen unterschiedliches Übersetzungsverhältnis auf, von einem hohen Übersetzungsverhältnis in einer niedrigen Vorwärtsgangstufe bis zu einem geringen Übersetzungsverhältnis in einer hohen Vorwärtsgangstufe. In jeder mechanischen Vorwärtsgangstufe sind genau zwei der vier Schaltelemente geschlossen, wobei in jeder mechanischen Vorwärtsgangstufe eine andere Kombination aus zwei Schaltelementen geschlossen ist.
Zusätzlich zu den mechanischen Vorwärtsgangstufen kann das vorgeschlagene Getriebe wenigstens eine elektrische Vorwärts- und eine elektrische Rückwärtsgangstufe mittels des Elektromotors darstellen. Der Elektromotor ist wenigstens einer Welle zugeordnet, d. h. dieser kann mit dieser Welle in Wirkverbindung stehen oder in Wirkverbindung gebracht werden. Diese Welle ist mit dem ersten Planetenradsatz verbunden und kann durch das Schließen zumindest eines der Schaltelemente mit dem zweiten Planetenradsatz und/oder mit der Abtriebswelle wirkverbunden werden.
Die Welle, welcher der Elektromotor zugeordnet ist, übernimmt im Falle eines rein elektrischen Fahrens die Funktion der antreibenden Welle. Eine durch den Elektromotor erzeugte rotatorische Bewegung führt abhängig von der Drehrichtung seiner Ausgangswelle zu einer elektrischen Vorwärts- oder Rückwärtsgangstufe, d. h. in der entsprechenden Gangstufe kann das durch den Elektromotor elektrisch erzeugt Drehmoment mittels der beiden Planetenradsätze, welche mittels der mechanisch schaltbaren Schaltelemente verbindbar sind, gewandelt und auf die Abtriebswelle übertragen werden.
Die beiden Planetenradsätze des Getriebes weisen diverse feste Verbindungen und durch Schaltelemente schaltbare Verbindungen auf. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist verdrehfest mit dem Gehäuse des Getriebes verbunden. Dies heißt, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes verdrehfest festgesetzt ist und in jeder Gangstufe eine Drehzahl von Null aufweist. Das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit der Antriebswelle verbunden und von dieser antreibbar, d. h. das erste Element des zweiten Planetenradsatzes weist in jeder Gangstufe die Drehzahl der Antriebswelle auf, welche wiederum die von der insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebsquelle erzeugte Drehzahl aufweist. Bei Stillstand der Antriebsquelle weist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes daher eine Drehzahl von Null auf.
Das vorgeschlagene Getriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mittels eines ersten Schaltelements mit der Antriebswelle verbindbar ist, d. h. durch Schließen des ersten Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes erreicht. Weiterhin zeichnet sich das vorgeschlagene Getriebe dadurch aus, dass das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes mittels eines zweiten Schaltelements verbindbar ist, d. h. durch Schließen des zweiten Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes erreicht.
Des Weiteren zeichnet sich das vorgeschlagene Getriebe dadurch aus, dass das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mittels eines dritten Schaltelements mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist, d. h. durch Schließen des dritten Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes erreicht. Außerdem zeichnet sich das vorgeschlagene Getriebe dadurch aus, dass das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mittels eines vierten Schaltelements mit der Abtriebswelle verbindbar ist, d. h. durch Schließen des vierten Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle erreicht.
Nach einer ersten Ausführungsform ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit einer ersten Welle verbunden. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist über die erste Welle mit dem Gehäuse verdrehfest verbunden. Die erste Welle ist verdrehfest. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist mit einer dritten Welle verbunden, welche mit dem dritten Schaltelement verbunden ist.
Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit einer vierten Welle verbunden, welche mit dem zweiten Schaltelement und mit dem dritten Schaltelement verbunden ist. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist mit einer zweiten Welle verbunden, die sowohl mit dem ersten Schaltelement als auch mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine erste mechanische Vorwärtsgangstufe durch das geschlossene zweite Schaltelement und das geschlossene dritte Schaltelement darstellbar, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sind. In der ersten mechanischen Vorwärtsgangstufe weist das erste Element des ersten Planetenradsatzes auf Grund der Verbindung mit dem Gehäuse keine Drehzahl auf. Durch die Verbindung über das zweite Schaltelement weist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl auf wie das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes, welches durch die Verbindung über das dritte Schaltelement die gleiche Drehzahl wie das dritte Element des ersten Planetenradsatzes aufweist. Die Drehzahl des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes entspricht der Drehzahl der Antriebswelle. Die Drehzahl der Abtriebswelle entspricht der Drehzahl des zweiten Elements des zweiten Planetenradsatzes und ist geringer als die Drehzahl der Antriebswelle.
Eine zweite mechanische Vorwärtsgangstufe ist durch das geschlossene zweite Schaltelement und das geschlossene vierte Schaltelement darstellbar, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden sind. In der zweiten mechanischen Vorwärtsgangstufe weist das erste Element des ersten Planetenradsatzes auf Grund der Verbindung mit dem Gehäuse keine Drehzahl auf. Durch die Verbindung über das zweite Schaltelement weist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl wie das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes auf. Durch die Verbindung über das vierte Schaltelement weist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl wie das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes auf, welche wiederum der Abtriebswellendrehzahl entspricht. Die Drehzahl des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes entspricht der Drehzahl der Antriebswelle und weist einen höheren Wert auf als die Abtriebswellendrehzahl.
Eine dritte mechanische Vorwärtsgangstufe ist durch das geschlossene dritte Schaltelement und das geschlossene vierte Schaltelement darstellbar, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden sind. In der dritten mechanischen Vorwärtsgangstufe weist das erste Element des ersten Planetenradsatzes auf Grund der Verbindung mit dem Gehäuse keine Drehzahl auf. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes weist durch die Verbindung über das dritte Schaltelement die gleiche Drehzahl auf wie das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes. Durch die Verbindung über das vierte Schaltelement weist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl auf wie das dritte Element des ersten Planetenradsatzes, welche der Abtriebswellendrehzahl entspricht. Die Drehzahl der Antriebswelle entspricht der Drehzahl des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes. Die in der dritten Vorwärtsgangstufe gewählte Verschaltung führt demnach dazu, dass die Antriebswellendrehzahl der Abtriebswellendrehzahl entspricht. Der zweite Planetenradsatz bewegt sich in seiner Gesamtheit mit der gleichen Drehzahl.
Eine vierte mechanische Vorwärtsgangstufe ist durch das geschlossene erste Schaltelement und das geschlossene vierte Schaltelement darstellbar, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden sind. In der vierten mechanischen Vorwärtsgangstufe weist das erste Element des ersten Planetenradsatzes auf Grund der Verbindung mit dem Gehäuse keine Drehzahl auf. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes weist auf Grund der Verbindung mittels des ersten Schaltelements die gleiche Drehzahl auf wie das erste Element des zweiten Planetenradsatzes, welche der Drehzahl der Antriebswelle entspricht. Durch die Verbindung über das vierte Schaltelement weist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl auf wie das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes, welche der Drehzahl der Abtriebswelle entspricht. Die Antriebswellendrehzahl weist demnach einen niedrigeren Wert auf als die Abtriebswellendrehzahl.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor direkt mit der dritten Welle verbunden und über das geschlossene vierte Schaltelement mit der Abtriebswelle verbunden, wodurch abhängig von einer Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors, welche insbesondere der dritten Welle entspricht, die schaltbare erste elektrische Vorwärtsgangstufe und die schaltbare erste elektrische Rückwärtsgangstufe darstellbar sind. Die durch den Elektromotor bereitgestellte Drehzahl wird auf die dritte Welle übertragen, welche während des rein elektrischen Fahrbetriebs die Funktion der antreibenden Welle übernimmt. Durch die über das vierte Schaltelement hergestellte Verbindung entspricht die Drehzahl des Elektromotors der Drehzahl der Abtriebswelle, d. h. der Elektromotor treibt die Abtriebswelle direkt an.
Über die Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors kann bestimmt werden, in welche Richtung sich die Abtriebswelle dreht. Erzeugt der Elektromotor eine Vorwärtsdrehung seiner Ausgangswelle, korrespondiert damit eine Vorwärtsdrehung der Abtriebswelle und eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs. Erzeugt der Elektromotor eine Rückwärtsdrehung seiner Ausgangswelle, korrespondiert damit eine Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle und eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs. Die Ausgangswelle des Elektromotors ist definiert als diejenige Welle, welche mit dem Elektromotor direkt verbunden ist und die Leistung aus dem Elektromotor herausleiten kann.
Ein Zustarten der insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebsquelle während des elektrischen Fahrens in der ersten elektrischen Vorwärtsgangstufe kann in die zweite, die dritte oder die vierte mechanische Vorwärtsgangstufe erfolgen, da in diesen mechanischen Vorwärtsgangstufen das vierte Schaltelement und ein zusätzliches Schaltelement, im Falle der zweiten mechanischen Vorwärtsgangstufe das zweite Schaltelement, im Falle der dritten mechanischen Vorwärtsgangstufe das dritte Schaltelement und im Falle der vierten mechanischen Vorwärtsgangstufe das erste Schaltelement, geschlossen sind. Der Zustart der Antriebsquelle erfolgt zugkrafterhaltend.
Bei geschlossenem vierten Schaltelement kann von der zweiten in die dritte mechanische Vorwärtsgangstufe und von der dritten in die vierte mechanische Vorwärtsgangstufe eine durch den Elektromotor abtriebsgestützte Lastschaltung durchgeführt werden. Eine Lastschaltung ist definiert als eine Schaltung des Getriebes des Fahrzeugs, bei welcher die Übersetzung unter Last, d. h. während einer Fahrt des Fahrzeugs, ohne Unterbrechung des Drehmoments geändert werden kann. Dadurch können während des Schaltvorganges Vortriebskräfte übertragen werden und das Fahrzeug kann während des Schaltvorganges weiterbeschleunigen. Wird in eine andere Gangstufe geschaltet, wird eines der geschlossenen Schaltelemente des zu diesem Zeitpunkt eingelegten Gangs geöffnet und gleichzeitig ein von dem eben geöffneten Schaltelement unterschiedliches Schaltelement geschlossen, so dass eine andere Gangstufe eingelegt wird. Das gleichzeitige Öffnen von mehreren geschlossenen Schaltelementen sowie das anschließende Schließen einer entsprechenden Anzahl an Schaltelementen zum Wechsel zwischen zwei Gangstufen ist ebenfalls möglich.
Der Elektromotor kann für eine abtriebsgestützte Schaltung genutzt werden und kann die vorherrschende Zugkraft der Antriebsquelle stützen, da der Elektromotor mittels des geschlossenen vierten Schaltelements mit einer festen Übersetzung direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist. Das Drehmoment, welches durch die Antriebsquelle in das Getriebe eingebracht wird, wird hingegen in dem Getriebe mittels einer lastfreien Schaltung gewandelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor mittels zweier weiterer selektiv schaltbarer Schaltelemente, welche insbesondere als Kupplungen ausgeführt sein können, wahlweise entweder über ein erstes weiteres Schaltelement mit der dritten Welle oder über ein zweites weiteres Schaltelement mit der zweiten Welle verbindbar und über das geschlossene vierte Schaltelement mit der Abtriebswelle verbunden. Die zwei weiteren Schaltelemente sind dabei unabhängig voneinander betätigbar, jedoch kann nur entweder das erste weitere Schaltelement oder das zweite weitere Schaltelement oder keines der weiteren Schaltelemente geschlossen sein.
Mittels des ersten weiteren Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen der Elektromotorausgangswelle und der dritten Welle geschaffen. Über die dritte Welle ist der Elektromotor mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Mittels des zweiten weiteren Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen der Elektromotorausgangswelle und der zweiten Welle geschaffen. Der Elektromotor ist mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Wird zusätzlich zu entweder dem geschlossenen ersten weiteren Schaltelement oder zu dem geschlossenen zweiten weiteren Schaltelement das vierte Schaltelement geschlossen, kann eine Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und der Abtriebswelle des Getriebes hergestellt werden.
Während eines rein elektrischen Fahrbetriebs, bei welchem die Antriebswelle des Getriebes nicht durch die Antriebsquelle angetrieben ist, ist bei geschlossenem ersten weiteren Schaltelement die dritte Welle die antreibende Welle oder bei geschlossenem zweiten weiteren Schaltelement die zweite Welle die antreibende Welle.
Abhängig von einer Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors sind zwei schaltbare elektrische Vorwärtsgangstufen und zwei schaltbare elektrische Rückwärtsgangstufen durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen entweder der der dritten Welle oder der zweiten Welle und der Abtriebswelle dargestellt. Dabei wird eine erste schaltbare elektrische Vorwärtsgangstufe oder eine erste schaltbare elektrische Rückwärtsgangstufe durch das geschlossene erste weitere Schaltelement und das geschlossene vierte Schaltelement dargestellt. Das geschlossene vierte Schaltelement schafft eine Wirkverbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes, welches mit der dritten Welle verbunden ist, und der Abtriebswelle. Dadurch entspricht das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment dem Drehmoment, welches die Abtriebswelle aufweist. Die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors wird nicht übersetzt. Die Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors legt die Drehrichtung der Abtriebswelle und dadurch die Richtung der Fahrzeugbewegung fest.
Eine zweite schaltbare elektrische Vorwärtsgangstufe oder eine zweite schaltbare elektrische Rückwärtsgangstufe wird durch das geschlossene zweite weitere Schaltelement und durch das geschlossene vierte Schaltelement dargestellt. Das geschlossene vierte Schaltelement schafft eine Wirkverbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle. Durch die durch das zweite weitere Schaltelement geschaffene Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes kann eine Übersetzung der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors realisiert werden, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle in der zweiten schaltbaren elektrischen Vorwärtsgangstufe höher ist als die Drehzahl der Abtriebswelle in der ersten schaltbaren elektrischen Vorwärtsgangstufe. Die Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors legt die Drehrichtung der Abtriebswelle und dadurch die Richtung der Fahrzeugbewegung fest.
Ein Zustarten der insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeformten Antriebsquelle während des elektrischen Fahrens sowohl in der ersten elektrischen Vorwärtsgangstufe als auch in der zweiten elektrischen Vorwärtsgangstufe kann in die zweite, die dritte oder die vierte mechanische Vorwärtsgangstufe erfolgen, da in diesen mechanischen Vorwärtsgangstufen das vierte Schaltelement und ein zusätzliches Schaltelement, im Falle der zweiten mechanischen Vorwärtsgangstufe das zweite Schaltelement, im Falle der dritten mechanischen Vorwärtsgangstufe das dritte Schaltelement und im Falle der vierten mechanischen Vorwärtsgangstufe das erste Schaltelement, geschlossen sind. Der Zustart der Antriebsquelle erfolgt zugkrafterhaltend.
Bei geschlossenem vierten Schaltelement kann von der zweiten in die dritte mechanische Vorwärtsgangstufe und von der dritten in die vierte mechanische Vorwärtsgangstufe eine Lastschaltung durchgeführt werden. Der Elektromotor kann dabei für eine abtriebsgestützte Schaltung genutzt werden und kann die bestehende Zugkraft der insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeformten Antriebsquelle stützen, da der Elektromotor mit einer festen Übersetzung direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist. Das Drehmoment, welches durch die Antriebsquelle in das Getriebe eingebracht wird, wird in dem Getriebe mittels einer lastfreien Schaltung gewandelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste weitere Schaltelement mit dem zweiten weiteren Schaltelement als ein Doppelschaltelement ausgeformt. Ein Doppelschaltelement ist dabei definiert als ein Schaltelement, welches aus zwei Schaltelementen kombiniert ist. Das Doppelschaltelement kann eine Wirkverbindung zwischen einer Welle, mit der es an einer ersten seiner Betätigungsseiten verbunden ist, und jeweils einer von zwei weiteren Wellen, mit welchen es an einer zweiten und einer dritten seiner Betätigungsseiten verbunden ist, herstellen, jedoch nicht zu den beiden weiteren Wellen gleichzeitig. Das Doppelschaltelement kann außerdem nicht betätigt sein, d. h. keine Wirkverbindung zwischen den mit ihm verbundenen Wellen herstellen. Durch die Verwendung eines Doppelschaltelements wird der Bauaufwand im Vergleich zur Verwendung zweiter einzelner Schaltelemente reduziert.
Das Doppelschaltelement, welches die beiden weiteren Schaltelemente kombiniert, ist mit Elektromotorausgangswelle verbunden und kann entweder den Elektromotor mit der dritten Welle oder mit der zweiten Welle verbinden. Im Falle der Verbindung zwischen dem Elektromotor und der dritten Welle über das Doppelschaltelement wird die erste elektrische Vorwärtsgangstufe dargestellt. Im Falle der Verbindung zwischen dem Elektromotor und der zweiten Welle über das Doppelschaltelement wird die zweite elektrische Vorwärtsgangstufe dargestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eines der Schaltelemente oder der weiteren Schaltelemente als formschlüssig ausgeformt. Ein formschlüssiges Schaltelement ist definiert als ein Schaltelement, welches auch lastfrei einen geschlossenen Zustand beibehält. Die Schaltelemente können beispielsweise als Klauenkupplung, Zahnkupplung, Synchronisierung oder Klauenbremse ausgeformt sein. Durch das Verwenden formschlüssiger Schaltelemente sind die Schleppverluste, wenn diese geöffnet sind, geringer als beispielsweise bei der Verwendung von kraftschlüssigen Schaltelementen. Es ist ebenfalls möglich mehrere oder alle der vier Schaltelemente und/oder der zwei weiteren Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente zu realisieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Schaltelement mit dem zweiten Schaltelement als ein Doppelschaltelement ausgeformt. Das Doppelschaltelement, welches das erste Schaltelement mit dem zweiten Schaltelement kombiniert, ist mit seiner ersten Betätigungsseite mit der zweiten Welle, mit seiner zweiten Betätigungsseite mit der Abtriebswelle und mit seiner dritten Betätigungsseite mit der vierten Welle verbunden. Die zweite Welle kann entweder mit der Abtriebswelle oder mit der vierten Welle wirkverbunden werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist durch ein Schließen des zweiten Schaltelements eine elektrodynamische Anfahrelement-Verschaltung dargestellt. Dabei dient der Elektromotor als elektrodynamisches Anfahrelement, kurz EDA. Das Schließen des zweiten Schaltelements stellt eine Wirkverbindung zwischen der vierten Welle und der zweiten Welle her, das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die durch den Elektromotor erzeugte Drehzahl, welche durch die Ausgangswelle des Elektromotors an den ersten Planetenradsatz übertragen wird, wird von der Drehzahl, welche durch die Antriebsquelle, die insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeformt sein kann, über die Antriebswelle an das erste Element des zweiten Planetenradsatzes übertragen wird, überlagert, so dass aus der Überlagerung eine Abtriebswellendrehzahl resultiert. Die Drehzahl der Elektromotorausgangswelle kann entweder auf das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mittels einer direkten Verbindung oder mittels einer Verbindung über das erste weitere Schaltelement, oder auf den Steg des ersten Planetenradsatzes mittels einer Verbindung über das zweite weitere Schaltelement übertragen werden.
Der Elektromotor wird als EDA zum Anfahren des unbewegten Fahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender oder stillstehender Antriebsquelle, welche insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeformt sein kann, genutzt. Der Elektromotor stützt das Drehmoment der Antriebsquelle ab. Ist der Elektromotor mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, weist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes eine geringere Drehzahl auf als dieses. Über das zweite Schaltelement wird die Drehzahl auf das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes übertragen. Ist der Elektromotor mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, weist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes die gleiche Drehzahl auf wie dieser. Der EDA-Betrieb endet, indem entweder das dritte oder das vierte Schaltelement geschlossen werden, wodurch in dem Getriebe im Falle des dritten Schaltelements die erste mechanische Vorwärtsgangstufe und im Falle des vierten Schaltelements die zweite mechanische Vorwärtsgangstufe eingelegt ist.
Wird der Elektromotor als EDA für eine elektrodynamische Lastschaltung von der ersten mechanischen Vorwärtsgangstufe in die zweite mechanische Vorwärtsgangstufe genutzt, erfolgt ebenso eine Überlagerung der Drehzahlen der Antriebsquelle, die insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeformt ist, und des Elektromotors, so dass daraus eine Abtriebswellendrehzahl resultiert. In der ersten mechanischen Vorwärtsgangstufe sind das zweite und das dritte Schaltelement geschlossen, in der zweiten mechanischen Vorwärtsgangstufe das zweite und das vierte Schaltelement.
Damit die Lastschaltung durchgeführt werden kann, werden das Drehmoment, welches von dem Elektromotor erzeugt wird, und das Drehmoment, welches von der Antriebsquelle erzeugt wird, aneinander angepasst, so dass das dritte Schaltelement, welches das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes wirkverbindet, lastfrei wird und geöffnet werden kann. Anschließend wird die Drehzahl des vierten Schaltelements unter Zugkrafterhaltung mit der Drehzahl der Abtriebswelle synchronisiert. Ist die Synchronisierung abgeschlossen, kann das vierte Schaltelement geschlossen werden, wodurch die zweite mechanische Vorwärtsgangstufe eingelegt ist. Das zweite Schaltelement bleibt während des Schaltvorgangs geschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine der dem Getriebe zugehörigen Wellen, d. h. die Antriebswelle, die Abtriebswelle oder eine der vier Wellen, einen Freilauf zu einem Gehäuse des Getriebes oder zu einer der anderen dem Getriebe zugehörigen Wellen auf. Hierbei ist ein Freilauf definiert als eine richtungsbetätigte Kupplung, die durch die relative Drehrichtung ihrer antreibenden und ihrer abtreibenden Seite betätigt wird. Die antreibende Seite dieser Kupplung und die abtreibende Seite dieser Kupplung werden voneinander entkoppelt, wenn eine gewisse relative Drehrichtung dieser beiden Seiten zueinander eintritt. In einer dieser gewissen relativen Drehrichtung entgegengesetzten relativen Drehrichtung, werden die beiden Kupplungsseiten verbunden, d. h. gesperrt. Beispielsweise können auch mehrere oder alle der dem Getriebe zugehörigen Wellen einen Freilauf aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Antriebswelle koaxial zu der Abtriebswelle, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle einander gegenüber liegen, oder abschnittsweise achsparallel zu der Abtriebswelle, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle auf einer Getriebeseite beabstandet zueinander verlaufen, angeordnet.
Eine koaxiale Anordnung bedeutet hierbei, dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle derart angeordnet sind, dass ihre entsprechenden längsverlaufenden Mittelachsen sich überlagern. Antriebs- und Abtriebswelle berühren oder überschneiden sich hier jedoch nicht. Ein Anschlussbereich der Antriebswelle liegt dabei einem Anschlussbereich der Abtriebswelle gegenüber, d. h. der Anschlussbereich der Antriebswelle liegt auf einer Getriebeseite und der Anschlussbereich der Abtriebswelle liegt auf einer der Getriebeseite gegenüberliegenden anderen Getriebeseite. Der Anschlussbereich einer zu dem Getriebe gehörenden Welle definiert sich hierbei als derjenige Bereich der Welle, der das Getriebe nach außen hin begrenzt und an welchem das Getriebe an andere Systeme oder Elemente angeschlossen wird, beispielsweise an die Antriebsquelle, an eine weitere Welle, an eine Bremse oder Kupplung, an einen zusätzlichen Elektromotor oder an einen Generator.
Die Antriebswelle und die Abtriebswelle sind andernfalls abschnittsweise achsparallel zueinander angeordnet. Eine abschnittsweise achsparallele Anordnung ist hierbei definiert als eine Anordnung der Antriebswelle und der Abtriebswelle zueinander, bei welcher der Anschlussbereich der Antriebswelle dem Anschlussbereich der Abtriebswelle mittelbar benachbart ist. In anderen Worten liegen der Anschlussbereich der Antriebswelle und der Anschlussbereich der Abtriebswelle auf derselben Getriebeseite beabstandet zueinander. Die längsverlaufende Mittelachse der Antriebswelle ist dabei in zumindest einem Wellenabschnitt parallel beabstandet der längsverlaufenden Mittelachse der Abtriebswelle. Antriebswelle und Abtriebswelle können z. B. ebenfalls über ihren gesamten Verlauf parallel beabstandet zueinander sein. Diese abschnittsweise achsparallele Anordnung der Antriebs- und Abtriebswelle des Getriebes kann entweder in eine Front-Quer-Anordnung oder in eine Heck-Quer-Anordnung resultieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor über einen weiteren konstant vorübersetzenden Planetenradsatz mit dem Getriebe verbindbar. Der weitere Planetenradsatz kann beispielsweise als Minus-Planetenradsatz oder alternativ als Plus-Radsatz ausgeführt sein. Der Elektromotor wird über seine Ausgangswelle mit dem weiteren Planetenradsatz verbunden. Dies kann durch eine direkte Verbindung oder mittels eines zusätzlichen selektiv schaltbaren Schaltelements durchgeführt sein. Der weitere Planetenradsatz wird direkt oder mittels eines anderen selektiv schaltbaren Schaltelements mit der dritten Welle verbunden. Alternativ dazu kann der weitere Planetenradsatz mittels der beiden weiteren Schaltelemente, die die Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe herstellen, mit der dritten oder mit der zweiten Welle verbunden werden. Diese Anbindung des Planetenradsatzes über die beiden weiteren Schaltelemente, die die Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe herstellen, entspricht der bereits im Vorhergehenden beschriebenen Anbindung des Elektromotors über diese beiden weiteren Schaltelemente, wobei der weitere Planetenradsatz als ein Verbindungselement zwischen der Elektromotorausgangswelle und entweder der zweiten Welle oder der dritten Welle dient. Durch den weiteren Planetenradsatz kann eine konstante Vorübersetzung der durch den Elektromotor erzeugten Drehzahl und des durch den Elektromotor bereitgestellten Drehmoments realisiert werden, um eine günstigere Auslegung des Elektromotors, beispielsweise höhere Drehzahlen oder niedrigere Drehmomente, zu erreichen als ohne die Anbindung über den weiteren Planetenradsatz.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor die Planetenradsätze zumindest abschnittsweise umschließend koaxial zu der Antriebswelle des Getriebes und der Abtriebswelle des Getriebes angeordnet. Der Elektromotor weist hierbei einen Rotor und einen Stator auf und ist derart dimensioniert, dass der erste und/oder der zweite Planetenradsatz sowie die Wellen und Schaltelemente von dem Elektromotor umschlossen werden können. In anderen Worten weist der Elektromotor ein gerades zylindrisches Volumen auf, dessen Mantelfläche durch die dem Stator abgewandte Innenfläche des Rotors des Elektromotors festgelegt wird. Das zylindrische Volumen steht in Abmessung und Form für die beiden Planetenradsätze zur Verfügung. Der Elektromotor kann demnach entweder den ersten Planetenradsatz und die damit verbundenen Wellen und Schaltelemente insgesamt oder zumindest abschnittsweise, oder den zweiten Planetenradsatz und die damit verbundenen Wellen und Schaltelemente insgesamt oder zumindest abschnittsweise, oder beide Planetenradsätze und die damit verbundenen Wellen und Schaltelemente insgesamt umschließen. Der Gesamtbauraum, den das Getriebe mit dem Elektromotor einnimmt, kann dadurch so gering wie möglich gehalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor achsparallel und seitlich beabstandet zu der Antriebswelle des Getriebes angeordnet, wobei der Elektromotor mittels eines formschlüssigen Zusatzgetriebes mit einem der Planetenradsätze verbindbar oder verbunden ist. Der Elektromotor ist beabstandet zu dem Anschlussbereich der Antriebswelle angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Elektromotor und einem der Planetenradsätze erfolgt mittels des formschlüssigen Zusatzgetriebes. Das formschlüssige Zusatzgetriebe kann beispielsweise ein Stirnradgetriebe, ein Zahnriementrieb, ein Kettengetriebe oder jedes andere die von dem Elektromotor erzeugte Leistung über Formschluss übertragende Getriebe sein und kann entweder über eine Welle direkt mit einem der Elemente eines der Planetenradsätze verbunden sein, oder kann über ein selektiv schaltbares Zusatz-Schaltelement, welches beispielsweise als Kupplung oder Bremse ausgeformt sein kann, mit einem Element eines der Planetenradsätze verbunden werden.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in koaxialer Anordnung,
2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in Front- oder Heck-Quer-Anordnung,
3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in koaxialer Anordnung mit weiteren Schaltelementen,
4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in Front- oder Heck-Quer-Anordnung mit weiteren Schaltelementen,
5 eine beispielhafte Schaltmatrix für ein Getriebe nach einem Ausführungsbeispiel nach 1, 2, 3 oder 4, und
6 eine beispielhafte Schaltmatrix für ein Getriebe nach einem Ausführungsbeispiel nach 3 oder 4.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in koaxialer Anordnung. Das Getriebe weist einen ersten Planetenradsatz PS1, welcher ein Sonnenrad SO1, ein Hohlrad HO1 und einen Steg ST1 umfasst, und einen zweiten Planetenradsatz PS2, welcher ein Sonnenrad SO2, ein Hohlrad HO2 und einen Steg ST2 umfasst und parallel zu dem ersten Planetenradsatz PS1 angeordnet ist, sowie einen Elektromotor EM auf. Der erste Planetenradsatz PS1 und der zweite Planetenradsatz PS2 sind als Minus-Planetenradsätze ausgeformt. Das Getriebe weist ebenfalls vier selektiv schaltbare Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und vier Wellen W1, W2, W3, W4 auf. Die vorgenannten Elemente des Getriebes sind in einem Gehäuse G angeordnet. Die vier selektiv schaltbaren Schaltelemente K1, K2, K3, K4 sind ein erstes Schaltelement K1, ein zweites Schaltelement K2, ein drittes Schaltelement K3 und ein viertes Schaltelement K4, wobei diese vier Schaltelemente K1, K2, K3, K4 beispielsweise als Kupplungen ausgeformt sind. Das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mittels der ersten Welle W1 fest mit dem Gehäuse G verbunden.
Eine Antriebswelle AN des Getriebes, welche zur Einleitung eines Drehmoments in das Getriebe dient, ist direkt mit dem Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes PS2 verbunden. Eine Abtriebswelle AB des Getriebes, welche das Drehmoment aus dem Getriebe herausleitet, ist fest mit dem Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes PS2 verbunden. Die Antriebwelle AN und die Abtriebswelle AB sind hierbei koaxial zueinander angeordnet, d. h. ein Anschlussbereich der Antriebswelle AN liegt mit einem Anschlussbereich der Abtriebswelle AB auf einer Geraden, welche durch die längsgerichteten Mittelachsen dieser beiden Wellen definiert wird, jedoch beabstandet zueinander. Der Anschlussbereich der Antriebswelle AN liegt auf der dem Anschlussbereich der Abtriebswelle AB gegenüberliegenden Getriebeseite, d. h. der Anschlussbereich der Antriebswelle AN ist näher an dem ersten Planetenradsatzes PS1 angeordnet als an dem zweiten Planetenradsatz PS2, und der Anschlussbereich der Abtriebswelle AB ist näher an dem zweiten Planetenradsatz PS2 angeordnet als an dem ersten Planetenradsatz PS1.
Über den Anschlussbereich der Antriebswelle AN, welcher aus dem Gehäuse G herausragt, und den Anschlussbereich der Abtriebswelle AB, welcher ebenfalls aus dem Gehäuse G herausragt, kann das Getriebe mit anderen Bauelementen, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, einem weiteren Elektromotor, einem Generator, oder einem Brems- oder Kupplungselement verbunden werden. Der Elektromotor EM ist mit seinem Rotor direkt mit der dritten Welle W3 des Getriebes und mit seinem Stator direkt mit dem Gehäuse G verbunden. Der Elektromotor EM ist derart angeordnet, dass er den zweiten Planetenradsatz PS2 komplett und den ersten Planetenradsatz PS1 teilweise umschließt.
Über das erste Schaltelement K1 kann die Antriebswelle AN mit der zweiten Welle W2, welche fest mit dem Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden ist, wirkverbunden werden. Dabei ist das erste Schaltelement K1 sowohl mit der Antriebswelle AN als auch mit der zweiten Welle W2 verbunden. Das erste Schaltelement K1 befindet sich auf der Getriebeseite, welche dem ersten Planetenradsatz PS1 am nächsten liegt. Ebenfalls mit der zweiten Welle W2 verbunden ist das zweite Schaltelement K2, welches mit der vierten Welle W4 verbunden ist. Das zweite Schaltelement K2 ist auf der zweiten Welle W2 unmittelbar benachbart zu dem ersten Schaltelement K1 angeordnet. Mittels des zweiten Schaltelements K2 kann eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Welle W2 und der vierten Welle W4, d. h. zwischen dem Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes PS2, hergestellt werden. Das zweite Schaltelement K2 befindet sich auf der Getriebeseite, welche dem ersten Planetenradsatz PS1 am nächsten liegt, wobei sich das zweite Schaltelement K2 näher an dem Planetenradsatz PS1 befindet als das erste Schaltelement K1.
Die vierte Welle W4 ist mit dem zweiten Schaltelement K2 mit dem dritten Schaltelement K3 wirkverbunden. Über das dritte Schaltelement K3, welches sowohl mit der vierten Welle W4 als auch mit der dritten Welle W3 verbunden ist, kann eine Wirkverbindung zwischen der vierten Welle W4, welche mit dem Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes PS2 verbunden ist, und der dritten Welle W3, welche mit dem Elektromotor EM und mit dem Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden ist, hergestellt werden. Das dritte Schaltelement K3 ist dabei auf derjenigen Seite des Getriebes angeordnet, auf welcher auch der Anschlussbereich der Abtriebswelle AB angeordnet ist. Die dritte Welle W3 verläuft parallel zu der vierten Welle W4. Mit der dritten Welle W3 ist ebenfalls das vierte Schaltelement K4 verbunden, welches weiter entfernt von dem zweiten Planetenradsatz PS2 als das dritte Schaltelement K3 angeordnet ist. Das vierte Schaltelement K4 ist mit der Abtriebswelle AB verbunden. Mittels des vierten Schaltelements K4 kann eine Wirkverbindung zwischen der Abtriebswelle AB und der dritten Welle W3, d. h. zwischen dem Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes PS2, dem Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Elektromotor EM, hergestellt werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in Front- oder Heck-Quer-Anordnung. Dieses Getriebe weist dieselben Bauelemente mit denselben Wirkverbindungen zueinander auf, welche bereits bei dem Getriebe aus 1 beschrieben wurden. Die Verschaltungsmöglichkeiten, welche unter 1 dargestellt wurden, bleiben ebenfalls erhalten. Der erste Planetenradsatz PS1 und der zweite Planetenradsatz PS2 sind als Minus-Planetenradsätze ausgeformt. Jedoch ist der Anschlussbereich der Antriebswelle AN auf derselben Getriebeseite wie der Anschlussbereich der Abtriebswelle AB, wobei diese beiden Anschlussbereiche näher an dem zweiten Planetenradsatz PS2 angeordnet sind als an dem ersten Planetenradsatz PS1 und aus dem Gehäuse G des Getriebes herausragen. Die Antriebswelle AN und die Abtriebswelle AB verlaufen beabstandet zueinander und abschnittsweise parallel, wobei die Abtriebswelle AB einen geringeren Abstand zu dem Elektromotor EM hat als die Antriebswelle AN.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in koaxialer Anordnung mit zwei weiteren Schaltelementen KE1, KE2. Das Getriebe weist neben den Bauelementen, welche bereits unter 1 beschrieben wurden, zwei weitere Schaltelemente KE1, KE2 und eine Elektromotorausgangswelle EA auf. Die Elektromotorausgangswelle EA ist direkt mit dem Rotor des Elektromotors EM verbunden. Der Stator des Elektromotors ist, wie bei 1 beschrieben, fest mit dem Gehäuse G verbunden. Mit der Elektromotorausgangswelle EA ist sowohl das erste weitere Schaltelement KE1 als auch das zweite weitere Schaltelement KE2 wirkverbunden.
Über das erste weitere Schaltelement KE1 kann eine Wirkverbindung zwischen der Elektromotorausgangswelle EA und der dritten Welle W3, d. h. zwischen dem Elektromotor EM und dem Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes PS1, hergestellt werden. Mittels des zweiten weiteren Schaltelements KE2 kann eine Wirkverbindung hergestellt werden zwischen der Elektromotorausgangswelle EA und der zweiten Welle W2, d. h. zwischen dem Elektromotor EM und dem Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes PS1. Der Anschlussbereich der Antriebswelle AN und der Anschlussbereich der Abtriebswelle AB weisen eine koaxiale Anordnung zueinander auf. Dies ist unter 1 erläutert. Die übrigen Bauelemente, deren zugehörige Verbindungen und Anordnung zueinander, bleiben, wie bereits unter 1 beschrieben, bestehen. Die Verschaltungsmöglichkeiten, welche unter 1 dargestellt wurden, bleiben ebenfalls erhalten.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes in Front- oder Heck-Quer-Anordnung mit weiteren Schaltelementen KE1, KE2. Das Getriebe weist dieselben Bauelemente mit denselben Verbindungen zueinander auf, welche unter 3 beschrieben wurden. Die Verschaltungsmöglichkeiten, welche unter 1 dargestellt wurden, bleiben ebenfalls erhalten. Jedoch ist der Anschlussbereich der Antriebswelle AN auf derselben Getriebeseite wie der Anschlussbereich der Abtriebswelle AB, wobei diese beiden Anschlussbereiche näher an dem zweiten Planetenradsatz PS2 angeordnet sind als an dem ersten Planetenradsatz PS1 und aus dem Gehäuse G des Getriebes herausragen. Die Antriebswelle AN und die Abtriebswelle AB verlaufen beabstandet zueinander und abschnittsweise parallel, wobei die Abtriebswelle AB einen geringeren Abstand zu dem Elektromotor EM hat als die Antriebswelle AN. Diese Anordnung der Antriebswelle AN und der Abtriebswelle AB zueinander ist bereits bei 2 beschrieben.
5 zeigt eine beispielhafte Schaltmatrix für ein Getriebe nach einem Ausführungsbeispiel nach 1, 2, 3 oder 4. In der Schaltmatrix sind vier mögliche mechanische Vorwärtsgangstufen und deren Realisierung durch das Schließen jeweils zweier Schaltelemente dargestellt, wobei ein X unterhalb einer Schaltelementbezeichnung in einem Matrixfeld bedeutet, dass das Schaltelement geschlossen ist. In der Schaltmatrix sind die vier Schaltelemente K1, K2, K3, K4 als Spaltenüberschriften eingetragen. Als Zeilenbezeichnung ist die Nummer der entsprechenden schaltbaren mechanischen Vorwärtsgangstufen von 1 bis 4 angegeben.
In einer ersten schaltbaren mechanischen Vorwärtsgangstufe sind das zweite Schaltelement K2 und das dritte Schaltelement K3 gleichzeitig geschlossen. Mittels des zweiten Schaltelement K2 wird eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Welle und der vierten Welle hergestellt. Mittels des dritten Schaltelements K3 wird eine Wirkverbindung zwischen der vierten Welle und der dritten Welle hergestellt. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ist sowohl mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes als auch mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die über die angetriebene Antriebswelle auf das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes übertragene Drehzahl wird durch die Verschaltung der beiden Planetenradsätze über das zweite Schaltelement K2 und über das dritte Schaltelement K3 übersetzt, so dass die Abtriebswelle eine niedrigere Drehzahl aufweist als die Antriebswelle.
In einer zweiten schaltbaren mechanischen Vorwärtsgangstufe sind das zweite Schaltelement K2 und das vierte Schaltelement K4 gleichzeitig geschlossen. Mittels des zweiten Schaltelements K2 wird eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Welle und der vierten Welle hergestellt. Mittels des vierten Schaltelements K4 wird eine Wirkverbindung zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle hergestellt. Die über die angetriebene Antriebswelle auf das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes übertragene Drehzahl wird durch die Verschaltung der beiden Planetenradsätze über das zweite Schaltelement K2 und über das vierte Schaltelement K4 übersetzt, so dass die Abtriebswelle eine niedrigere Drehzahl aufweist als die Antriebswelle, jedoch eine höhere Drehzahl als in der ersten mechanischen Vorwärtsgangstufe.
In einer dritten mechanischen Vorwärtsgangstufe sind das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 gleichzeitig geschlossen. Mittels des dritten Schaltelements K3 wird eine Wirkverbindung zwischen der vierten Welle und der dritten Welle hergestellt. Mittels des vierten Schaltelements K4 wird eine Wirkverbindung zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle hergestellt. Somit rotieren der Steg des zweiten Planetenradsatzes, das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes insgesamt mit derselben Drehzahl. Die über die angetriebene Antriebswelle auf das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes übertragene Drehzahl wird durch die Verschaltung der beiden Planetenradsätze über das dritte Schaltelement K3 und über das vierte Schaltelement K4 übersetzt, so dass die Abtriebswelle die gleiche Drehzahl wie die Antriebswelle, und eine höhere Drehzahl als in der zweiten mechanischen Vorwärtsgangstufe aufweist.
In der vierten mechanischen Vorwärtsgangstufe sind das erste Schaltelement K1 und das vierte Schaltelement K4 gleichzeitig geschlossen. Mittels des ersten Schaltelements K1 wird eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Welle und der Antriebswelle hergestellt. Mittels des vierten Schaltelements K4 wird eine Wirkverbindung zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle hergestellt. Die über die angetriebene Antriebswelle auf das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes übertragene Drehzahl wird durch die Verschaltung der beiden Planetenradsätze über das dritte Schaltelements K3 und über das vierte Schaltelements K4 übersetzt, so dass die Abtriebswelle eine höhere Drehzahl aufweist als die Antriebswelle, und eine höhere Drehzahl als in der dritten mechanischen Vorwärtsgangstufe.
6 zeigt eine beispielhafte Schaltmatrix für ein Getriebe nach einem Ausführungsbeispiel nach 3 oder 4. In der Schaltmatrix sind zwei mögliche elektrische Vorwärts-/Rückwärtsgangstufen und deren Realisierung durch das Schließen jeweils eines Schaltelements und eines weiteren Schaltelements dargestellt, wobei ein X unterhalb einer Elementbezeichnung in einem Matrixfeld bedeutet, dass das Schaltelement oder das weitere Schaltelement geschlossen ist. In der Schaltmatrix sind die vier Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und die zwei weiteren Schaltelemente KE1, KE2 als Spaltenüberschriften eingetragen. Als Zeilenbezeichnung ist die Nummer der entsprechenden schaltbaren elektrischen Vorwärts-/Rückwärtsgangstufen von 1 bis 2 angegeben. Jede der in dieser Schaltmatrix angegebenen Gangstufen kann sowohl eine Vorwärts- als auch Rückwärtsgangstufe darstellen, da entsprechend der Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors ein Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang umgesetzt werden kann.
In einer ersten elektrischen Vorwärts-/Rückwärtsgangstufe sind das vierte Schaltelement K4 und das erste weitere Schaltelement KE1 geschlossen. Mittels des vierten Schaltelements K4 wird eine Wirkverbindung zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle hergestellt. Mittels des ersten weiteren Schaltelements KE1 wird eine Wirkverbindung zwischen der Elektromotorausgangswelle und der dritten Welle hergestellt. Somit treibt der Elektromotor die Abtriebswelle des Getriebes direkt an. Die Drehzahl der Abtriebswelle entspricht der von dem Elektromotor erzeugten Drehzahl.
In einer zweiten elektrischen Vorwärts-/Rückwärtsgangstufe sind das vierte Schaltelement K4 und das zweite weitere Schaltelement KE2 geschlossen. Mittels des vierten Schaltelement K4 wird eine Wirkverbindung zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle hergestellt. Mittels des zweiten weiteren Schaltelements KE2 wird eine Wirkverbindung zwischen der Elektromotorausgangswelle und der zweiten Welle hergestellt. Somit treibt der Elektromotor die Abtriebswelle des Getriebes mit einer übersetzten Drehzahl an, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle höher ist als die Drehzahl der angetriebenen Elektromotorausgangswelle und ebenfalls höher als die Drehzahl der Abtriebswelle in der ersten elektrischen Vorwärts-/Rückwärtsgangstufe.
Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können andere Verschaltmöglichkeiten, als in der Schaltmatrix der 5 und der 6 angegeben wurden, möglich sein, um weitere oder anders geschaltete Gangstufen zu erhalten. Beispielsweise kann die dritte mechanische Vorwärtsgangstufe durch das gleichzeitige Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements dargestellt sein. Des Weiteren können z. B. das erste und das zweite Schaltelement oder das erste weitere Schaltelement und das zweite weitere Schaltelement als ein Doppelschaltelement ausgeformt sein. Außerdem können sowohl der erste als auch der zweite Planetenradsatz als Plus-Radsätze ausgeformt sein.

Claims

Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs umfassend – eine Antriebswelle (AN), – eine Abtriebswelle (AB), – einen ersten Planetenradsatz (PS1), welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, – einen zweiten Planetenradsatz (PS2), welcher mit dem ersten Planetenradsatz (PS1) verbindbar ist und ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, – wenigstens vier Wellen (W1, W3, W4, W2), – wenigstens vier selektiv schaltbare Schaltelemente (K1, K2, K3, K4), mit welchen die zwei Planetenradsätze (PS1, PS2) derart verbindbar sind, dass wenigstens vier mechanische Vorwärtsgangstufen über zwei gleichzeitig geschaltete Schaltelemente (K1, K2, K3, K4) realisierbar sind, und – einen Elektromotor (EM), welcher wenigstens einer der Wellen (W1, W3, W4, W2) zugeordnet ist und mit wenigstens einem der Planetenradsätze (PS1, PS2) und der Abtriebswelle (AB) derart verbindbar oder verbunden ist, dass wenigstens eine elektrische Vorwärtsgangstufe und wenigstens eine elektrische Rückwärtsgangstufe realisierbar sind, wobei – das erste Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ein Sonnenrad (SO1) ist, – entweder im Falle eines Minus-Planetenradsatzes das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ein Steg (ST1) und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ein Hohlrad (HO1) ist, oder im Falle eines Plus-Radsatzes das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ein Hohlrad (HO1) und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) ein Steg (ST1) ist, – das erste Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ein Sonnenrad (SO2) ist, – entweder im Falle eines Minus-Planetenradsatzes das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ein Steg (ST2) und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ein Hohlrad (HO2) ist, oder im Falle eines Plus-Radsatzes das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ein Hohlrad (HO2) und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) ein Steg (ST2) ist, und wobei – das erste Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) verdrehfest mit einem Gehäuse (G) des Getriebes verbunden ist, und – das erste Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mit der Antriebswelle (AN) verbunden und von dieser antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden ist, – das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels eines ersten Schaltelements (K1) mit der Antriebswelle (AN) verbindbar ist, – das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels eines zweiten Schaltelements (K2) verbindbar ist, – das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mittels eines dritten Schaltelements (K3) mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) verbindbar ist, und – das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels eines vierten Schaltelements (K4) mit der Abtriebswelle (AB) verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das das erste Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit einer ersten Welle (W1) verbunden ist, – das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit einer dritten Welle (W3) verbunden ist, – das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit einer vierten Welle (W4) verbunden ist, und – das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit einer zweiten Welle (W2) verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste mechanische Vorwärtsgangstufe durch das geschlossene zweite Schaltelement (K2) und das geschlossene dritte Schaltelement (K3) darstellbar ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) verbunden sind, – eine zweite mechanische Vorwärtsgangstufe durch das geschlossene zweite Schaltelement (K2) und das geschlossene vierte Schaltelement (K4) darstellbar ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden sind, – eine dritte mechanische Vorwärtsgangstufe durch das geschlossene dritte Schaltelement (K3) und das geschlossene vierte Schaltelement (K4) darstellbar ist, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden sind, und – eine vierte mechanische Vorwärtsgangstufe durch das geschlossene erste Schaltelement (K1) und das geschlossene vierte Schaltelement (K4) darstellbar ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit der Antriebswelle (AN) und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (PS1) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) mit der dritten Welle (W3) verbunden ist und über das geschlossene vierte Schaltelement (K4) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden ist, wodurch abhängig von einer Drehrichtung einer Ausgangswelle (EA) des Elektromotors (EM) die schaltbare erste elektrische Vorwärtsgangstufe und die schaltbare erste elektrische Rückwärtsgangstufe darstellbar sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) mittels zweier weiterer selektiv schaltbarer Schaltelemente (KE1, KE2) wahlweise entweder über das erste weitere Schaltelement (KE1) mit der dritten Welle (W3) oder über das zweite weitere Schaltelement (KE2) mit der zweiten Welle (W2) verbindbar ist und über das geschlossene vierte Schaltelement (K4) mit der Abtriebswelle (AB) verbunden ist, wodurch abhängig von einer Drehrichtung einer Ausgangswelle (EA) des Elektromotors (EM) zwei schaltbare elektrische Vorwärtsgangstufen und zwei schaltbare elektrische Rückwärtsgangstufen dargestellt sind.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste weitere Schaltelement (KE1) mit dem zweiten weiteren Schaltelement (KE2) als ein Doppelschaltelement ausgeformt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schaltelemente (K1, K2, K3, K4) oder der weiteren Schaltelemente (KE1, KE2) als formschlüssig ausgeformt sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (K1) mit dem zweiten Schaltelement (K2) als ein Doppelschaltelement ausgeformt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Schließen des zweiten Schaltelements (K2) eine elektrodynamische Anfahrelement-Verschaltung dargestellt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der dem Getriebe zugehörigen Wellen (W1, W3, W4, W2, AN, AB) einen Freilauf zu einem Gehäuse (G) des Getriebes oder zu einer der anderen dem Getriebe zugehörigen Wellen (W1, W3, W4, W2, AN, AB) aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (AN) entweder koaxial zu der Abtriebswelle (AB) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (AN) und die Abtriebswelle (AB) einander gegenüber liegen, oder abschnittsweise achsparallel zu der Abtriebswelle (AB) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (AN) und die Abtriebswelle (AB) auf einer Getriebeseite beabstandet zueinander sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) über einen weiteren konstant vorübersetzenden Planetenradsatz mit dem Getriebe verbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) die Planetenradsätze (PS1, PS2) zumindest abschnittsweise umschließend koaxial zu der Antriebswelle (AN) und der Abtriebswelle (AB) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (EM) achsparallel und seitlich beabstandet der Antriebswelle (AN) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (EM) mittels eines formschlüssigen Zusatzgetriebes mit einem der Planetenradsätze (PS1, PS2) verbindbar oder verbunden ist.