DE102014220946A1 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents

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Stefan Beck
Johannes Kaltenbach
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Abstract

Getriebe (G) mit einer Eingangswelle (GW1), einer Abtriebswelle (GW2), einer Anschlusswelle (AN), einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (P1, P2), einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Stator (S) und einem mit der Eingangswelle (GW1) wirkverbundenen Rotor (R), einem ersten Schaltelement (K2), einem zweiten Schaltelement (K3), einem dritten Schaltelement (K1), einem vierten Schaltelement (B1), und einer Trennkupplung (K0), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1, P2) je ein erstes Element (E11, E12) ein zweites Element (E21, E22) und ein drittes Element (E31, E32) aufweisen, wobei die Anschlusswelle (AN) über die Trennkupplung (K0) mit der Eingangswelle (GW1) verbindbar ist, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig drehfest festgesetzt ist, wobei das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig mit der Eingangswelle (GW1) verbunden ist, wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (K2) das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (K1) zwei der drei Elemente (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) miteinander verbindbar sind, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (B1) das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest festsetzbar ist, und wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (K3) entweder das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit der Abtriebswelle (GW2) verbunden ist, oder das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig verbunden ist.Transmission (G) with an input shaft (GW1), an output shaft (GW2), a connecting shaft (AN), a first and a second planetary gear set (P1, P2), an electric machine (EM) with a stator (S) and a with the input shaft (GW1) operatively connected rotor (R), a first switching element (K2), a second switching element (K3), a third switching element (K1), a fourth switching element (B1), and a separating clutch (K0), wherein the first and the second planetary gear set (P1, P2) each have a first element (E11, E12) a second element (E21, E22) and a third element (E31, E32), wherein the connection shaft (AN) via the separating clutch (K0) with the Input shaft (GW1) is connectable, wherein the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) is fixed fixed against rotation, wherein the first element (E12) of the second planetary gear set (P2) is constantly connected to the input shaft (GW1), wherein Closing the first switching element (K2), the third element (E3 2) of the second planetary gear set (P2) to the output shaft (GW2) is connectable, wherein by closing the third switching element (K1) two of the three elements (E12, E22, E32) of the second planetary gear set (P2) are connected to each other, wherein closing of the fourth switching element (B1) the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) is rotationally fixed, and wherein closing the second switching element (K3) either the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) with the third element ( E31) of the first planetary gear set (P1) is connectable, wherein the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) is continuously connected to the output shaft (GW2), or the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) with the output shaft (GW2) is connectable, wherein the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) with the third element (E31) of the first planetary gear set (P1) is constantly connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Eingangswelle, einer Abtriebswelle, einer Anschlusswelle, einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz, einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator, vier Schaltelementen, und einer Trennkupplung. Die Erfindung betrifft ferner einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Hybridantriebsstranges. The invention relates to a transmission having an input shaft, an output shaft, a connecting shaft, a first and a second planetary gear, an electric machine having a rotor and a stator, four switching elements, and a separating clutch. The invention further relates to a hybrid powertrain for a motor vehicle, and a method for controlling such a hybrid powertrain.

Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem insgesamt vier Gänge, also vier feste Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission, in which a total of four gears, so four fixed gear ratios between the input shaft and the output shaft, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes here. Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adapt the speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.

Aus dem Fachbuch LOOMAN Johannes, Zahnradgetriebe, 3. Auflage: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, Seite 236–239 ist ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, zwei Planetenradsätze und insgesamt fünf Schaltelemente aufweist. Durch selektive Betätigung der Schaltelemente sind vier schaltbare Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle herstellbar. From the Textbook LOOMAN Johannes, gear transmission, 3rd edition: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, page 236-239 a transmission for a motor vehicle is known, which has an input shaft, an output shaft, two planetary gear sets and a total of five switching elements. By selective actuation of the switching elements four switchable forward gears and one reverse gear between the input shaft and the output shaft can be produced.

Die Patentanmeldungen DE 10 2013 002 586 A1 und DE 10 2013 002 587 A1 beschreiben je eine Hybridantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und mit zumindest zwei durch Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbaren Planetengetrieben, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer angetriebenen Eingangswelle und einer Abtriebswelle verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind, sowie mit einer zwischen der Brennkraftmaschine und der Eingangswelle angeordneten Trennkupplung. The patent applications DE 10 2013 002 586 A1 and DE 10 2013 002 587 A1 describe each a hybrid drive device for a motor vehicle, with an internal combustion engine, an electric machine and at least two switchable by switching elements in different gear ratios planetary gears, which are connected via input elements and output elements with a driven input shaft and an output shaft and whose reaction elements are coupled or braked, and with a separating clutch arranged between the internal combustion engine and the input shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, alternative Ausführungsformen für ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen bereitzustellen, welche für die Anwendung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges geeignet sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfahren zum Betrieb eines solchen Getriebes in einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs anzugeben. The object of the invention is to provide alternative embodiments for a transmission with four forward gears, which are suitable for use in the drive train of a hybrid vehicle. Another object of the invention is to provide suitable methods for operating such a transmission in a drive train of a hybrid vehicle.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die weitere Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. The first object is achieved by the features of claim 1. The further object is solved by the features of claim 10. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims, the description and from the figures.

Erfindungsgemäß weist das Getriebe eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, eine Anschlusswelle, einen ersten und zweiten Planetenradsatz, eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement, ein viertes Schaltelement und eine Trennkupplung auf. Der Rotor der elektrischen Maschine ist mit der Eingangswelle wirkverbunden. Die Wirkverbindung kann durch eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Rotor und der Eingangswelle, oder auch durch ein geeignetes Übersetzungsgetriebe ausgebildet sein. Die Anschlusswelle ist über die Trennkupplung mit der Eingangswelle verbindbar. According to the invention, the transmission has an input shaft, an output shaft, a connecting shaft, a first and second planetary gear, an electric machine with a stator and a rotor, a first switching element, a second switching element, a third switching element, a fourth switching element and a disconnect clutch. The rotor of the electric machine is operatively connected to the input shaft. The operative connection can be formed by a direct connection between the rotor and the input shaft, or by a suitable transmission gear. The connecting shaft can be connected to the input shaft via the separating clutch.

Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. A planetary gear set includes a sun gear, a land and a ring gear. Rotatably mounted on the web are planet gears, which mesh with the toothing of the sun gear and / or with the toothing of the ring gear. A minus wheel set denotes a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planetary gears meshes with both the teeth of the sun gear, as well as with the teeth of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a fixed web. A plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.

Sowohl der erste als auch der zweite Planetenradsatz weisen je ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das erste Element wird durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Ist der Planetenradsatz als ein Minus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch einen Steg des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Ist der Planetenradsatz als ein Plus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch das Hohlrad des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des Planetenradsatzes. Both the first and the second planetary gear each have a first, second and third element. The first element is formed by a sun gear of the respective planetary gear set. If the planetary gear set is designed as a minus wheel set, then the second element is formed by a web of the planetary gear set, and the third element by a ring gear of the planetary gear set. If the planetary gear set is designed as a plus-wheel set, then the second element is formed by the ring gear of the planetary gear set, and the third element by the web of the planetary gear set.

Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist ständig drehfest festgesetzt. Das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ist ständig mit der Eingangswelle verbunden. The first element of the first planetary gear set is permanently fixed against rotation. The first element of the second planetary gear set is constantly connected to the input shaft.

Durch Schließen des ersten Schaltelements wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle gebildet. Durch Schließen des dritten Schaltelements werden zwei der drei Elemente des zweiten Planetenradsatzes miteinander verbunden. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar, indem das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Getriebes oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes drehfest verbunden wird. By closing the first switching element, a rotationally fixed connection between the third element of the second planetary gear set and the output shaft is formed. By closing the third switching element, two of the three elements of the second planetary gear set are connected together. By closing the fourth switching element, the third element of the second planetary gear set is rotatably fixable by the third element of the second planetary gear set is rotatably connected to a housing of the transmission or with another non-rotatable component of the transmission.

Durch Schließen des zweiten Schaltelements wird eine Drehmomentübertragung zwischen den Elementen des ersten Planetenradsatzes ermöglicht. Ist das zweite Schaltelement geöffnet, so kann durch fehlende Abstützung eines der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes kein Drehmoment zwischen den drei Elementen übertragen werden. Diese Wirkung kann durch die nachfolgend beschriebene Struktur erzielt werden. By closing the second switching element, a torque transmission between the elements of the first planetary gear set is made possible. If the second switching element is open, no torque can be transmitted between the three elements due to the lack of support of one of the three elements of the first planetary gearset. This effect can be achieved by the structure described below.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird durch Schließen des zweiten Schaltelements eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes hergestellt. In diesem Fall ist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Abtriebswelle verbunden. According to a first embodiment, a rotationally fixed connection between the second element of the second planetary gear set and the third element of the first planetary gear set is produced by closing the second switching element. In this case, the second element of the first planetary gear set is constantly connected to the output shaft.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird durch Schließen des zweiten Schaltelements eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle hergestellt. In diesem Fall ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden. According to a second embodiment, a rotationally fixed connection between the second element of the first planetary gear set and the output shaft is produced by closing the second switching element. In this case, the second element of the second planetary gear set is permanently connected to the third element of the first planetary gear set.

Ein derartiges Getriebe zeichnet sich durch einen guten Verzahnungswirkungsgrad, einen einfachen Aufbau, eine kompakte Bauweise sowie durch geringe Bauteilbelastungen aus. Such a transmission is characterized by a good toothing efficiency, a simple structure, a compact design and low component loads.

Darüber hinaus vereinfacht eine direkte Verbindung zwischen dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Rotor der elektrischen Maschine insbesondere den Lageraufbau des Getriebes. Üblicherweise ist der Rotor einer elektrischen Maschine besonders starr zu lagern, um den Luftspalt zwischen Rotor und Stator unter allen Betriebsbedingungen möglichst konstant zu halten. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die dafür ohnehin erforderliche Rotorlagerung auch die Lagerung des Sonnenrads des zweiten Planetenradsatzes übernehmen. In addition, a direct connection between the sun gear of the second planetary gear set and the rotor of the electric machine particularly simplifies the bearing structure of the transmission. Usually, the rotor of an electric machine is to be stored particularly rigidly in order to keep the air gap between the rotor and the stator as constant as possible under all operating conditions. By virtue of the solution according to the invention, the rotor bearing, which is in any case required for this purpose, can also take over the bearing of the sun gear of the second planetary gear set.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich durch die ständig drehfeste Anbindung des Sonnenrads des ersten Planetenradsatzes. Durch eine derartige Anbindung kann die Zentrierung der Getriebekomponenten vereinfacht werden. Another advantage of the solution according to the invention results from the permanently rotationally fixed connection of the sun gear of the first planetary gear set. By such a connection, the centering of the transmission components can be simplified.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind durch selektives Betätigen des ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelements vier Vorwärtsgänge zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle vorzugsweise automatisiert schaltbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des ersten Schaltelements gebildet. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzung des ersten und zweiten Planetenradsatzes, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Gänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Bei einem Schaltvorgang in einen benachbarten Gang muss daher nur ein Schaltelement geöffnet und ein Schaltelement geschlossen werden. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer. According to one embodiment of the invention, four forward gears between the input shaft and the output shaft are preferably automatically switched by selective actuation of the first, second, third and fourth switching element. The first forward speed is formed by closing the fourth switching element and the second switching element. The second forward speed is formed by closing the first switching element and the second switching element. The third forward speed is formed by closing the third switching element and the second switching element. The fourth forward speed is formed by closing the third switching element and the first switching element. As a result, with a suitable choice of the stationary gear ratio of the first and second planetary gear, a well-suited for use in the motor vehicle translation series achieved. In addition, two adjacent gears always have a switching element that is closed in both of these gears. When switching to a neighboring gear, therefore, only one switching element must be opened and a switching element must be closed. This simplifies the switching process and shortens the switching time.

Vorzugsweise ist das vierte Schaltelement als hydraulisch betätigte Bandbremse oder Lamellenbremse ausgebildet. Durch eine gehäusenahe Anordnung ist das vierte Schaltelement gut mit Hydraulikfluid erreichbar. Dies vereinfacht die Hydraulikfluidführung des Getriebes. Preferably, the fourth switching element is designed as a hydraulically operated band brake or multi-disc brake. By an arrangement close to the housing, the fourth switching element is easily accessible with hydraulic fluid. This simplifies the hydraulic fluid guidance of the transmission.

Gemäß einer alternativen Ausbildung ist das vierte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert, besonders da das vierte Schaltelement lediglich im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist. Das vierte Schaltelement ist daher bei Betrieb des Getriebes im Kraftfahrzeug überwiegend geöffnet. Da das vierte Schaltelement lediglich im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist, wird das vierte Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang stets geöffnet, aber nicht geschlossen. Ein Öffnen eines Klauen-Schaltelements ist erheblich einfacher als der Schließ-Vorgang, da beim Schließen die Klauen erst in die dafür vorgesehen Lücken einrücken müssen, während beim Öffnen die Klauen lediglich lastfrei gestellt werden müssen. Beide Vorgänge benötigen Zeit, wobei besonders bei Schaltvorgängen von einem niedrigen Gang in einen höheren Gang die Schaltzeit aus fahrdynamischen Gründen möglichst kurz sein soll. Da das vierte Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang jedoch nie geschlossen, sondern lediglich geöffnet werden muss, besteht durch die Ausbildung des vierten Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement keine Einschränkung hinsichtlich der Schaltdauer. According to an alternative embodiment, the fourth switching element is designed as a form-locking switching element. Positive-locking switching elements make the connection in the closed state by positive locking, and are characterized in the open state by lower drag losses than non-positive switching elements. By low in the open state drag losses of the efficiency of the transmission is improved, especially since the fourth switching element is closed only in the first forward gear. The fourth switching element is therefore predominantly open during operation of the transmission in the motor vehicle. Since the fourth shift element is closed only in the first forward gear, the fourth shift element is always opened during shifts to a higher gear, but not closed. Opening a jaw switching element is considerably easier than the closing process, since when closing the claws must first engage in the gaps provided, while the claws need only be made free of load when opening. Both processes require time, with the switching time for driving dynamic reasons should be as short as possible, especially when switching from a low gear to a higher gear. However, since the fourth switching element never has to be closed during switching operations in a higher gear, but merely has to be opened, the formation of the fourth shifting element as a form-fitting shifting element does not restrict the shifting duration.

Vorzugsweise ist das zweite Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Da das zweite Schaltelement lediglich im vierten und damit höchsten Gang geöffnet ist, muss das zweite Schaltelement bei einem Schaltvorgang in einen höheren Gang nie geschlossen werden. Daher besteht auch beim zweiten Schaltelement durch die Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement keine Einschränkung hinsichtlich der Schaltdauer. Zudem verbessert die Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement den Wirkungsgrad des Getriebes im vierten Vorwärtsgang. Preferably, the second switching element is designed as a form-locking switching element. Since the second switching element is open only in the fourth and thus the highest gear, the second switching element must never be closed in a shift to a higher gear. Therefore, there is no restriction on the switching time in the second switching element by the formation of a form-locking switching element. In addition, the training as a positive switching element improves the efficiency of the transmission in the fourth forward gear.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Rückwärtsgang des Getriebes durch Rückwärtsdrehung des Rotors der elektrischen Maschine gebildet, wobei die Trennkupplung geöffnet ist und einer der vier Vorwärtsgänge eingelegt ist. In anderen Worten weist das Getriebe keinen durch eine selektive Betätigung des ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelements gebildeten Rückwärtsgang auf. Stattdessen wird die elektrische Maschine so betrieben, dass der Rotor entgegen einer Vorzugsdrehrichtung der Eingangswelle rotiert. Bei einem eingelegten Gang rotiert die Abtriebswelle in dieselbe Drehrichtung wie der Rotor. Durch diese Ausgestaltung kann im Vergleich zum Stand der Technik ein Schaltelement eingespart werden, wodurch die Komplexität des Getriebes und auch dessen Gewicht reduziert wird. According to one embodiment of the invention, a reverse gear of the transmission is formed by reverse rotation of the rotor of the electric machine, wherein the separating clutch is open and one of the four forward gears is engaged. In other words, the transmission has no reverse gear formed by a selective actuation of the first, second, third and fourth shift element. Instead, the electric machine is operated so that the rotor rotates counter to a preferred direction of rotation of the input shaft. When the gear is engaged, the output shaft rotates in the same direction as the rotor. As a result of this embodiment, a switching element can be saved compared to the prior art, which reduces the complexity of the transmission and also its weight.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Trennkupplung als eine trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgebildet. Eine Lamellenkupplung besteht aus einem Innenlamellenträger und einem Außenlamellenträger, wobei eine Vielzahl von Innenlamellen mit dem Innenlamellenträger verbunden ist, und eine Vielzahl von Außenlamellen mit dem Außenlamellenträger verbunden ist. Die Innenlamellen und Außenlamellen sind alternierend angeordnet und überlappen einander. Wird normal zur Lamellenfläche der Lamellen eine Kraft auf die Lamellen aufgebracht, so wird ein Drehmoment von einem Lamellenträger zum anderen Lamellenträger durch Reibung zwischen Innenlamellen und Außenlamellen übertragen. Das von einem Lamellenträger zum anderen Lamellenträger übertragene Drehmoment hängt dabei von der aufgebrachten Kraft ab. Ist die Kraft groß genug um durch Kraftschluss eine Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen zu unterbinden, so wird das gesamte Drehmoment übertragen. Reicht die Kraft dazu nicht aus, so wird nur ein Teil des Drehmoments übertragen, wobei es zu einer Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen kommt. Dieser Zustand wird auch als Schlupfbetrieb bezeichnet. Durch Variation der auf die Lamellen aufgebrachten Kraft ist die Drehmomentübertragungsfähigkeit des ersten Schaltelements einstellbar. According to one embodiment, the separating clutch is designed as a dry or wet multi-plate clutch. A multi-plate clutch consists of an inner disk carrier and an outer disk carrier, wherein a plurality of inner disks is connected to the inner disk carrier, and a plurality of outer disks is connected to the outer disk carrier. The inner plates and outer plates are arranged alternately and overlap each other. If a force is applied to the lamellae as normal to the lamella surface of the lamellae, a torque is transferred from one lamella carrier to the other lamella carrier by friction between inner lamellae and outer lamellae. The torque transmitted from one disk carrier to the other disk carrier depends on the applied force. If the force is large enough to prevent a differential speed between the inner disk and the outer disk by frictional engagement, the entire torque is transmitted. If the force is insufficient, only a part of the torque is transmitted, resulting in a difference in speed between the inner disk and the outer disk. This condition is also called slip operation. By varying the force applied to the slats, the torque transmitting capability of the first switching element is adjustable.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Trennkupplung als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden, da die Trennkupplung im geöffneten Zustand wesentlich geringere Schleppverluste erzeugt als ein kraftschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise eine Lamellenkupplung. In an alternative embodiment, the separating clutch is designed as a form-locking switching element. As a result, the efficiency of the transmission can be improved because the separating clutch in the open state generates significantly lower drag losses than a non-positive switching element, such as a multi-plate clutch.

Das Getriebe kann Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Anschlusswelle des Getriebes verbunden ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkverbunden, welches das Drehmoment auf Räder des Kraftfahrzeugs verteilt. Der Hybridantriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben, wobei die Trennkupplung geöffnet ist. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, wobei die Trennkupplung geschlossen ist. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. The transmission may be part of a hybrid powertrain of a motor vehicle. The hybrid powertrain has in addition to the transmission on an internal combustion engine, which is connected via a torsional vibration damper with the connecting shaft of the transmission. The output shaft of the transmission is drivirkswunden with a final drive, which distributes the torque to wheels of the motor vehicle. The hybrid powertrain allows multiple drive modes of the motor vehicle. In an electric driving operation, the motor vehicle is driven by the electric machine of the transmission, wherein the separating clutch is opened. In an internal combustion engine operation, the motor vehicle is driven by the internal combustion engine, wherein the separating clutch is closed. In a hybrid operation, the motor vehicle is driven by both the internal combustion engine and the electric machine of the transmission.

In manchen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs ist ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine erforderlich, wobei der Rotor durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Dazu ist die Trennkupplung geschlossen. Sind beide oder eines der beiden Schaltelemente, durch die ein Gang gebildet wird, nicht geschlossen, so wird dabei kein Drehmoment von der Eingangswelle zur Abtriebswelle übertragen. Soll das Kraftfahrzeug in diesem Betriebszustand unmittelbar anfahren, so wird eines der im ersten Vorwärtsgang geschlossenen Schaltelemente vom geöffneten Zustand in einen Schlupfbetrieb überführt, während das andere der im ersten Vorwärtsgang geschlossenen Schaltelemente geschlossen bleibt oder geschlossen wird. Durch das im Schlupfbetrieb befindliche Schaltelement wird Drehmoment von der Eingangswelle zur Abtriebswelle übertragen, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle durch Steuerung des Schlupfbetriebs stetig verändert werden kann. Das im Schlupfbetrieb betriebene Schaltelement ist dabei als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet. In some operating conditions of the motor vehicle, a generator operation of the electric machine is required, wherein the rotor is driven by the internal combustion engine. For this purpose, the separating clutch is closed. Are both or one of the two switching elements, by which a gear is formed, not closed, so no torque is transmitted from the input shaft to the output shaft. If the motor vehicle is to start directly in this operating state, one of the switching elements closed in the first forward gear is transferred from the open state into a slip mode, while the other of the switching elements closed in the first forward gear remains closed or closed. Due to the switching element located in the slip mode, torque from the input shaft to Transmitted output shaft, wherein the rotational speed of the output shaft can be changed continuously by controlling the slip operation. The operated in the slip mode switching element is designed as a non-positive switching element.

Soll aus dem elektrischen Fahrbetrieb in den verbrennungsmotorischen oder hybridischen Betrieb gewechselt werden, so muss die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden. Dies wird bevorzugt durch einen Schleppstart realisiert, bei dem die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine durch die Eingangswelle angetrieben wird. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt bei eingelegtem Gang und geöffneter Trennkupplung eines der ersten, zweiten, dritten oder vierten Schaltelemente, welches zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, in einen Schlupfbetrieb überführt. Das in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement ist dazu als ein kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Trennkupplung erhöht. Die Trennkupplung ist dazu ebenfalls als kraftschlüssiges Schaltelement mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet. Das vom geschlossenen Zustand in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement dient dazu, die notwendige Startdrehzahl der Kurbelwelle im Falle einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen und etwaige aus dem Startvorgang resultierende Drehmomentstörungen von der Abtriebswelle weitgehend zu entkoppeln. Should be changed from the electric driving operation in the internal combustion engine or hybrid operation, the internal combustion engine must be started. This is preferably realized by a tow start, in which the crankshaft of the internal combustion engine is driven by the input shaft. For this purpose, one of the first, second, third or fourth switching elements, which is closed at this time, transferred into a slip operation in a first process step with engaged gear and opened disconnect clutch. The switched into the slip mode switching element is designed as a non-positive switching element, which is equipped with a variable torque transmission capability. In a second method step, the torque transmission capability of the separating clutch is increased. The separating clutch is also designed as a non-positive switching element with a variable torque transmission capability. The switching element converted from the closed state into the slip mode serves to achieve the necessary starting rotational speed of the crankshaft in the event of a low vehicle speed and to largely decouple any torque disturbances resulting from the starting process from the output shaft.

Vorzugsweise wird beim oben beschriebenen Schleppstart das zweite Schaltelement in den Schlupfbetrieb überführt. Da das zweite Schaltelement im ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang geschlossen ist, kann der Schleppstart in all diesen Gängen durchgeführt werden. Zudem überträgt das zweite Schaltelement im ersten Vorwärtsgang den gesamten Kraftfluss zur Abtriebswelle. In anderen Worten besteht im ersten Vorwärtsgang kein Leistungspfad zur Abtriebswelle, welcher nicht über das zweite Schaltelement führt. Dadurch wird die Entkopplung der Drehmomentstörungen, die durch den Start der Verbrennungskraftmaschine hervorgerufen werden, zur Abtriebswelle verbessert. Preferably, in the drag start described above, the second switching element is converted into the slip mode. Since the second shift element is closed in the first, second and third forward gear, the tow start can be performed in all these gears. In addition, the second shift element transmits the entire power flow to the output shaft in the first forward gear. In other words, there is no power path to the output shaft in the first forward gear, which does not lead via the second switching element. Thereby, the decoupling of the torque disturbances, which are caused by the start of the internal combustion engine, improved to the output shaft.

Durch Schaltelemente wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. 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. By switching elements, depending on the operating state, a relative movement between two components allowed or made a connection for transmitting a torque between the two components. Under a relative movement, for example, to understand a rotation of two components, wherein the rotational speed of the first component and the rotational speed of the second component differ from each other. In addition, the rotation of only one of the two components is conceivable while the other component is stationary or rotating in the opposite direction.

Zwei Elemente werden in der gegenständlichen Anmeldung insbesondere dann als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene Elemente drehen mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise über ein geschlossenes Schaltelement oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein. Two elements are referred to in the present application, in particular as connected to each other when there is a fixed, in particular rotationally fixed connection between the elements. Such connected elements rotate at the same speed. The various components and elements of said invention can be connected to one another via a shaft or via a closed switching element or a connecting element, but also directly, for example by means of a welding, pressing or other connection.

Zwei Elemente werden als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine durch ein Schaltelement lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl. Two elements are referred to as connectable if there is a releasable by a switching element rotatable connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.

Ein Leistungspfad ist eine Wirkverbindung zwischen zwei Elementen, über die Drehmoment und Drehzahl zwischen den zwei Elementen übertragen werden können. Die Wirkverbindung kann die zwei Elemente über mehrere Elemente verbinden, wobei Drehmoment, Drehzahl und Drehrichtung zwischen den zwei Elementen durch geeignete Übersetzungsgetriebe, beispielsweise durch einen oder mehrere Planetenradsätze oder Stirnradstufen geändert werden können. Der Leistungspfad kann über geschlossene Schaltelemente führen. Die über den Leistungspfad übertragene Leistung bleibt dabei abgesehen von Reibungs- oder Strömungsverluste des Leistungspfads erhalten. A power path is an operative connection between two elements through which torque and speed can be transmitted between the two elements. The operative connection can connect the two elements via a plurality of elements, wherein torque, speed and direction of rotation between the two elements can be changed by suitable transmission gear, for example by one or more planetary gear sets or spur gears. The power path can lead via closed switching elements. The power transmitted via the power path is maintained apart from friction or flow losses of the power path.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures.

1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 1 schematically shows a transmission according to a first embodiment of the invention.

2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes. 2 shows a circuit diagram of the transmission.

3 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 3 schematically shows a transmission according to a second embodiment of the invention.

4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 4 schematically shows a transmission according to a third embodiment of the invention.

5 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 5 schematically shows a transmission according to a fourth embodiment of the invention.

6 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. 6 schematically shows a transmission according to a fifth embodiment of the invention.

7 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 7 schematically shows a transmission according to a sixth embodiment of the invention.

8 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs. 8th shows a hybrid powertrain of a motor vehicle.

1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist eine Eingangswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2, eine Anschlusswelle AN, einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2 und eine elektrische Maschine EM auf, welche einen Stator S und einen Rotor R umfasst. Erster und zweiter Planetenradsatz P1, P2 sind als Minus-Radsätze ausgebildet, und weisen je ein erstes Element E11, E12, ein zweites Element E21, E22 und ein drittes Element E31, E32 auf. Das erste Element E11, E12 ist einem Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. Das zweite Element E21, E22 ist einem Steg des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. Das dritte Element E31, E32 ist einem Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. 1 schematically shows a transmission G according to a first embodiment of the invention. The transmission G has an input shaft GW1, an output shaft GW2, a connection shaft AN, a first planetary gear set P1, a second planetary gear set P2 and an electric machine EM, which includes a stator S and a rotor R. First and second planetary P1, P2 are designed as minus wheelsets, and each have a first element E11, E12, a second element E21, E22 and a third element E31, E32. The first element E11, E12 is associated with a sun gear of the respective planetary gear set P1, P2. The second element E21, E22 is associated with a web of the respective planetary gear set P1, P2. The third element E31, E32 is associated with a ring gear of the respective planetary gear set P1, P2.

Das Getriebe G weist insgesamt vier Schaltelemente K2, K3, K1, B1 und eine Trennkupplung K0 auf. Durch Schließen des ersten Schaltelements K2 wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Abtriebswelle GW2 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Durch Schließen des zweiten Schaltelements K3 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Durch Schließen des dritten Schaltelements K1 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Durch Schließen des vierten Schaltelements B1 wird das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest festgesetzt, indem das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit einem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden wird. Durch Schließen der Trennkupplung K0 wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Anschlusswelle AN und der Eingangswelle GW1 hergestellt. The transmission G has a total of four switching elements K2, K3, K1, B1 and a separating clutch K0. By closing the first switching element K2 a rotationally fixed connection between the output shaft GW2 and the third element E32 of the second planetary gear set P2 is produced. By closing the second switching element K3, a rotationally fixed connection between the third element E31 of the first planetary gear set P1 and the second element E22 of the second planetary gear set P2 is produced. By closing the third switching element K1, a rotationally fixed connection between the first element E12 of the second planetary gear set P2 and the third element E32 of the second planetary gear set P2 is produced. By closing the fourth switching element B1, the third element E32 of the second planetary gear P2 is fixed in rotation by the third element E32 of the second planetary gear P2 is connected to a housing GG or other non-rotatable component of the transmission G. By closing the separating clutch K0 a rotationally fixed connection between the connecting shaft AN and the input shaft GW1 is produced.

Die gewählte Darstellung der Schaltelemente K2, K3, K1, B1 und der Trennkupplung K0 ist lediglich schematisch anzusehen, und soll keinen Rückschluss auf die Bauart des Schaltelements geben. Beispielsweise können sämtliche Schaltelemente K2, K3, K1, B1 und die Trennkupplung K0 als kraftschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein. Insbesondere das zweite Schaltelement K3, und/oder das vierte Schaltelement B1, und/oder die Trennkupplung K0 können als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein, beispielsweise als Klauen-Schaltelement. The selected representation of the switching elements K2, K3, K1, B1 and the separating clutch K0 is merely to be regarded schematically, and is not intended to indicate the design of the switching element. For example, all the switching elements K2, K3, K1, B1 and the separating clutch K0 can be designed as non-positive switching elements. In particular, the second switching element K3, and / or the fourth switching element B1, and / or the separating clutch K0 may be formed as a form-locking switching elements, for example as a claw-switching element.

Die Eingangswelle GW1 ist mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist ständig drehfest festgesetzt, indem das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 mit dem Gehäuse GG oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden ist. Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der Abtriebswelle GW2 ständig verbunden. The input shaft GW1 is permanently connected to the first element E12 of the second planetary gear set P2. The first element E11 of the first planetary gear set P1 is permanently fixed rotationally fixed by the first element E11 of the first planetary gear P1 is connected to the housing GG or with another non-rotatable component of the transmission G. The second element E21 of the first planetary gear P1 is permanently connected to the output shaft GW2.

Die Abtriebswelle GW2 bildet eine Schnittstelle, an der die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung radial nach außen führbar ist. Dies wird durch einen nicht dargestellten Stirnradsatz realisiert. Dazu ist die Abtriebswelle GW2 mit einem Zahnrad des Stirnradsatzes verbunden, welches mit einem anderen Zahnrad des Stirnradsatzes kämmt, dessen Drehachse achsparallel zur Drehachse der Abtriebswelle GW2 ist. Diese Anordnung ist besonders für die Anwendung des Getriebes G in einem Front-Quer-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet. The output shaft GW2 forms an interface at which the power applied to the output shaft GW2 power can be guided radially outward. This is realized by a spur gear, not shown. For this purpose, the output shaft GW2 is connected to a gear of the spur gear, which meshes with another gear of the spur gear, whose axis of rotation is parallel to the axis of rotation of the output shaft GW2. This arrangement is particularly suitable for the application of the transmission G in a front-transverse drive train of a motor vehicle.

2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G. Das Getriebe G weist vier Vorwärtsgänge 1 bis 4 auf, welche in den Zeilen des Schaltschemas angeführt sind. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X dargestellt, welche der Schaltelemente K2, K3, K1, B1 in welchem Gang geschlossen sind. In einem ersten Vorwärtsgang 1 sind das vierte Schaltelement B1 und das zweite Schaltelement K3 geschlossen. In einem zweiten Vorwärtsgang 2 sind das erste Schaltelement K2 und das zweite Schaltelement K3 geschlossen. In einem dritten Vorwärtsgang 3 sind das dritte Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K3 geschlossen. In einem vierten Vorwärtsgang 4 sind das dritte Schaltelement K1 und das erste Schaltelement K2 geschlossen. Dieses Schaltschema gilt für sämtliche Ausführungsformen. 2 shows a circuit diagram of the transmission G. The transmission G has four forward gears 1 to 4, which are listed in the rows of the circuit diagram. In the columns of the circuit diagram is represented by an X, which of the switching elements K2, K3, K1, B1 are closed in which gear. In a first forward gear 1, the fourth switching element B1 and the second switching element K3 are closed. In a second forward gear 2, the first switching element K2 and the second switching element K3 are closed. In a third forward gear 3, the third switching element K1 and the second switching element K3 are closed. In a fourth forward gear 4, the third switching element K1 and the first switching element K2 are closed. This circuit diagram applies to all embodiments.

3 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des dritten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Damit wird die gleiche technische Wirkung erzielt wie im ersten Ausführungsbeispiel. 3 schematically shows a transmission G according to a second embodiment of the invention. Unlike the first Embodiment is made by closing the third switching element K1 a rotationally fixed connection between the first element E12 of the second planetary gear set P2 and the second element E22 of the second planetary gear set P2. Thus, the same technical effect is achieved as in the first embodiment.

4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des dritten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Damit wird die gleiche technische Wirkung erzielt wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. 4 schematically shows a transmission G according to a third embodiment of the invention. In contrast to the first or second embodiment, a rotationally fixed connection between the second element E22 of the second planetary gear set P2 and the third element E32 of the second planetary gear set P2 is produced by closing the third switching element K1. Thus, the same technical effect is achieved as in the first and second embodiments.

5 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten bis dritten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des zweiten Schaltelements K3 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und der Abtriebswelle GW2 hergestellt. Die vormals schaltbare Verbindung zwischen dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist durch eine ständige Verbindung ersetzt. 5 schematically shows a transmission G according to a fourth embodiment of the invention. In contrast to the first to third embodiments, a rotationally fixed connection between the second element E21 of the first planetary gear set P1 and the output shaft GW2 is produced by closing the second switching element K3. The previously switchable connection between the third element E31 of the first planetary gear set P1 and the second element E22 of the second planetary gear set P2 is replaced by a permanent connection.

6 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum vierten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des dritten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. 6 schematically shows a transmission G according to a fifth embodiment of the invention. In contrast to the fourth embodiment, a rotationally fixed connection between the second element E22 of the second planetary gear set P2 and the first element E12 of the second planetary gear set P2 is established by closing the third switching element K1.

7 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum vierten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des dritten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. 7 schematically shows a transmission G according to a sixth embodiment of the invention. In contrast to the fourth embodiment, a rotationally fixed connection between the second element E22 of the second planetary gear set P2 and the third element E32 of the second planetary gear set P2 is produced by closing the third switching element K1.

8 zeigt schematisch einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Hybridantriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine VKM auf, die über einen Torsionsschwingungsdämpfer TS mit der Anschlusswelle AN des Getriebes G verbunden ist. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG antriebswirkverbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM wird dem Stator S über einen nicht dargestellten Wechselrichter elektrische Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM führt der Stator S dem Wechselrichter elektrische Leistung zu. Der Wechselrichter wandelt dabei die Gleichspannung einer nicht dargestellten Batterie in eine für die elektrische Maschine EM geeignete Wechselspannung, und umgekehrt. 8th schematically shows a hybrid powertrain of a motor vehicle. The hybrid powertrain has an internal combustion engine VKM, which is connected via a torsional vibration damper TS to the connection shaft AN of the transmission G. The output shaft GW2 is drive-connected with an axle drive AG. Starting from the axle drive AG, the power applied to the output shaft GW2 is distributed to wheels DW of the motor vehicle. In the motor operation of the electric machine EM, electric power is supplied to the stator S via an inverter (not shown). During generator operation of the electric machine EM, the stator S supplies electrical power to the inverter. The inverter converts the DC voltage of a battery, not shown, into an AC voltage suitable for the electrical machine EM, and vice versa.

Bezugszeichenreference numeral

  • GG
    Getriebe transmission
    GW1LV1
    Eingangswelle input shaft
    GW2GW2
    Abtriebswelle output shaft
    ANAT
    Anschlusswelle connecting shaft
    GGGG
    Gehäuse casing
    P1P1
    Erster Planetenradsatz First planetary gear set
    P2P2
    Zweiter Planetenradsatz Second planetary gear set
    EMEM
    Elektrische Maschine Electric machine
    RR
    Rotor rotor
    SS
    Stator stator
    E11E11
    Erstes Element des ersten Planetenradsatzes First element of the first planetary gear set
    E21E21
    Zweites Element des ersten Planetenradsatzes Second element of the first planetary gear set
    E31E31
    Drittes Element des ersten Planetenradsatzes Third element of the first planetary gear set
    E12E12
    Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes First element of the second planetary gear set
    E22E22
    Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes Second element of the second planetary gear set
    E32E32
    Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes Third element of the second planetary gear set
    K2K2
    Erstes Schaltelement First switching element
    K3K3
    Zweites Schaltelement Second switching element
    K1K1
    Drittes Schaltelement Third switching element
    B1B1
    Viertes Schaltelement Fourth switching element
    K0K0
    Trennkupplung separating clutch
    11
    Erster Vorwärtsgang First forward
    22
    Zweiter Vorwärtsgang Second forward speed
    33
    Dritter Vorwärtsgang Third forward
    44
    Vierter Vorwärtsgang Fourth forward
    VKMVKM
    Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
    DWDW
    Räder bikes
    AGAG
    Achsgetriebe transaxles
    TSTS
    Torsionsschwingungsdämpfer torsional vibration damper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013002586 A1 [0004] DE 102013002586 A1 [0004]
  • DE 102013002587 A1 [0004] DE 102013002587 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Fachbuch LOOMAN Johannes, Zahnradgetriebe, 3. Auflage: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, Seite 236–239 [0003] Textbook LOOMAN Johannes, gear transmission, 3rd edition: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, page 236-239 [0003]

Claims (12)

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (GW1), einer Abtriebswelle (GW2), einer Anschlusswelle (AN), einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (P1, P2), einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Stator (S) und einem mit der Eingangswelle (GW1) wirkverbundenen Rotor (R), einem ersten Schaltelement (K2), einem zweiten Schaltelement (K3), einem dritten Schaltelement (K1), einem vierten Schaltelement (B1), und einer Trennkupplung (K0), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1, P2) je ein erstes Element (E11, E12) ein zweites Element (E21, E22) und ein drittes Element (E31, E32) aufweisen, wobei das erste Element (E11, E12) durch ein Sonnenrad des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei das zweite Element (E21, E22) im Falle eines Minus-Radsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Radsatzes durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei das dritte Element (E31, E32) im Falle eines Minus-Radsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Radsatzes durch den Steg des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei die Anschlusswelle (AN) über die Trennkupplung (K0) mit der Eingangswelle (GW1) verbindbar ist, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig drehfest festgesetzt ist, wobei das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig mit der Eingangswelle (GW1) verbunden ist, wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (K2) das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (K1) zwei der drei Elemente (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) miteinander verbindbar sind, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (B1) das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest festsetzbar ist, und wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (K3) entweder das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit der Abtriebswelle (GW2) verbunden ist, oder das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig verbunden ist.  Transmission (G) for a motor vehicle, having an input shaft (GW1), an output shaft (GW2), a connecting shaft (AN), a first and a second planetary gear set (P1, P2), an electric machine (EM) with a stator (S ) and a rotor (R) operatively connected to the input shaft (GW1), a first switching element (K2), a second switching element (K3), a third switching element (K1), a fourth switching element (B1), and a disconnect clutch (K0), wherein the first and the second planetary gear set (P1, P2) each have a first element (E11, E12) a second element (E21, E22) and a third element (E31, E32), wherein the first element (E11, E12) a sun gear of the planetary gear set (P1, P2) is formed, wherein the second element (E21, E22) is formed by a land in the case of a minus wheel set and by a ring gear of the planetary gear set (P1, P2) in the case of a plus wheel set, wherein the third element (E31, E32) in the case of a minus wheelset by the ring gear and i m case of a plus-wheelset through the web of the planetary gear set (P1, P2) is formed, wherein the connecting shaft (AN) via the separating clutch (K0) to the input shaft (GW1) is connectable, wherein the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) is fixed permanently rotationally fixed, wherein the first element (E12) of the second planetary gear set (P2) is continuously connected to the input shaft (GW1), wherein by closing the first switching element (K2), the third element (E32) of the second planetary gear set ( P2) with the output shaft (GW2) is connectable, wherein by closing the third switching element (K1) two of the three elements (E12, E22, E32) of the second planetary gear set (P2) are connectable to each other, closing the fourth switching element (B1) the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) is fixable in terms of rotation, and wherein by closing the second switching element (K3) either the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) with the third element (E31) of the first planetary gear set (P1) is connectable, wherein the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) is continuously connected to the output shaft (GW2), or the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) with the output shaft (GW2) is connectable, wherein the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) with the third element (E31) of the first planetary gear set (P1) is constantly connected. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives Betätigen des ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelements (K2, K3, K1, B1) vier Vorwärtsgänge (1, 2, 3, 4) zwischen der Eingangswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei der erste Vorwärtsgang (1) durch Schließen des vierten Schaltelements (B1) und des zweiten Schaltelements (K3) gebildet wird, wobei der zweite Vorwärtsgang (2) durch Schließen des zweiten Schaltelements (K3) und des ersten Schaltelements (K2) gebildet wird, wobei der dritte Vorwärtsgang (3) durch Schließen des dritten Schaltelements (K1) und des zweiten Schaltelements (K3) gebildet wird, und wobei der vierte Vorwärtsgang (4) durch Schließen des dritten Schaltelements (K1) und des ersten Schaltelements (K2) gebildet wird. Transmission (G) for a motor vehicle according to claim 1, characterized in that by selectively operating the first, second, third and fourth switching element (K2, K3, K1, B1) four forward gears (1, 2, 3, 4) between the input shaft (GW1) and the output shaft (GW2) are switchable, wherein the first forward gear (1) by closing the fourth switching element (B1) and the second switching element (K3) is formed, wherein the second forward gear (2) by closing the second switching element ( K3) and the first switching element (K2) is formed, wherein the third forward gear (3) by closing the third switching element (K1) and the second switching element (K3) is formed, and wherein the fourth forward gear (4) by closing the third switching element (K1) and the first switching element (K2) is formed. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (B1) als Bandbremse ausgeführt ist. Transmission (G) for a motor vehicle according to claim 1 or claim 2, characterized in that the fourth switching element (B1) is designed as a band brake. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (B1) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) for a motor vehicle according to one of claims 1 to 2, characterized in that the fourth switching element (B1) is designed as a form-locking switching element. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (K3) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) for a motor vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second switching element (K3) is designed as a form-locking switching element. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang des Getriebes (G) durch Rückwärtsdrehung des Rotors (R) bei geöffneter Trennkupplung (K0) und Betrieb in einem der vier Vorwärtsgänge (1, 2, 3, 4) gebildet wird. Transmission (G) for a motor vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that a reverse gear (G) by reverse rotation of the rotor (R) with opened separating clutch (K0) and operation in one of the four forward gears (1, 2 , 3, 4) is formed. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) als trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgebildet ist. Transmission (G) for a motor vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the separating clutch (K0) is designed as a dry or wet multi-plate clutch. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) for a motor vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the separating clutch (K0) is designed as a form-locking switching element. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hybridantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie ein mit Rädern (DW) des Kraftfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe (AG) aufweist, wobei die Anschlusswelle (AN) des Getriebes (G) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) verbunden ist und die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Achsgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug bei geöffneter Trennkupplung (K0) in einem elektrischen Fahrbetrieb von der elektrischen Maschine (EM) antreibbar ist, wobei das Kraftfahrzeug bei geschlossener Trennkupplung (K0) in einem verbrennungsmotorischen Betrieb von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) allein antreibbar ist, und wobei das Kraftfahrzeug in einem hybridischen Betrieb von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und von der elektrischen Maschine (EM) antreibbar ist. Hybrid powertrain for a motor vehicle, wherein the hybrid powertrain an internal combustion engine (VKM), a transmission (G) according to one of claims 1 to 8 and a wheel (DW) of the motor vehicle associated axle drive (AG), wherein the connecting shaft (AN) of the transmission (G) via a torsional vibration damper (TS) with the internal combustion engine (VKM) is connected and the output shaft (GW2) of the transmission (G) with the axle drive (AG) is drive-connected, wherein the motor vehicle with the disconnect clutch (K0) in an electric driving operation from the electric machine (EM) can be driven, the motor vehicle with the disconnect clutch (K0) in a internal combustion engine operation of the internal combustion engine (VKM) alone is drivable, and wherein the motor vehicle in a hybrid operation of the internal combustion engine (VKM) and the electric machine (EM) is drivable. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstranges nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Kraftfahrzeugs bei geschlossener Trennkupplung (K0) eines der im ersten Vorwärtsgang (1) geschlossenen Schaltelemente (B1, K3) vom geöffneten Zustand in einen Schlupfbetrieb überführt wird und das andere der im ersten Vorwärtsgang (1) geschlossenen Schaltelemente (B1, K3) geschlossen ist, wodurch bei gegebener Drehzahl der Eingangswelle (GW1) eine Drehzahl der Abtriebswelle (GW2) stetig verändert werden kann, wobei das in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement (B1, K3) durch ein kraftschlüssiges Schaltelement gebildet ist, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. A method for controlling a hybrid drive train according to claim 9, characterized in that for starting the motor vehicle with closed disconnect clutch (K0) one of the first forward gear (1) closed switching elements (B1, K3) is transferred from the open state to a slip mode and the other of the in the first forward gear (1) closed switching elements (B1, K3) is closed, whereby at a given speed of the input shaft (GW1) a speed of the output shaft (GW2) can be changed continuously, wherein the transferred into the slip mode switching element (B1, K3) by a non-positive switching element is formed, which is equipped with a variable torque transmission capability. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) als kraftschlüssiges Schaltelement mit variabler Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet ist, wobei im elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in einem ersten Verfahrensschritt bei eingelegtem Vorwärtsgang (1, 2, 3, 4) das erste, zweite, dritte oder vierte Schaltelement (K2, K3, K1, B1), welches zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Trennkupplung (K0) erhöht wird, wodurch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) gestartet wird, wobei das im ersten Verfahrensschritt in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement (K2, K3, K1, B1) durch ein kraftschlüssiges Schaltelement gebildet ist, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. A method for controlling a hybrid drive train according to claim 10, characterized in that the separating clutch (K0) is designed as a non-positive switching element with variable torque transmission capability, wherein in the electric driving operation of the motor vehicle in a first process step with inlaid forward gear (1, 2, 3, 4) the first, second, third or fourth switching element (K2, K3, K1, B1), which is closed at this time, is transferred into a slip mode, wherein in a second method step, the torque transmission capability of the separating clutch (K0) is increased, whereby the internal combustion engine ( VKM) is started, wherein the switching element (K2, K3, K1, B1) converted into the slip mode in the first method step is formed by a force-locking switching element which is equipped with a variable torque transmission capability. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im ersten Verfahrensschritt in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement das zweite Schaltelement (K3) ist. Method for controlling a hybrid drive train according to claim 11, characterized in that the switching element converted into the slip mode in the first method step is the second switching element (K3).
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Title
Fachbuch LOOMAN Johannes, Zahnradgetriebe, 3. Auflage: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, Seite 236-239

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