DE102015204571A1 - Multi-speed transmission for a hybrid drive of a motor vehicle - Google Patents

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Stefan Beck
Johannes Kaltenbach
Matthias Horn
Uwe Griesmeier
Viktor Warth
Jens Moraw
Michael Wechs
Bernd Knöpke
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, das eine erste Antriebswelle (An) zum Ankoppeln an einen Verbrennungsmotor (VM), eine zweite Antriebswelle (6) zum Ankoppeln an einen Elektromotor (EM), eine Abtriebswelle (Ab), wenigstens drei Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3) sowie mehrere Schaltelemente (K1, K2, K3, B1) aufweist. Die Abtriebswelle (Ab) ist mit einem ersten Planetenradsatz (RS1) und mit einem zweiten Planetenradsatz (RS2) und mit einem dritten Planetenradsatz (RS3) drehfest verbunden und die zweite Antriebswelle (6) ist mit dem zweiten Planetenradsatz (RS2) drehfest verbunden. Darüber hinaus ist die erste Antriebswelle (An) mittels eines ersten Schaltelements (K2) mit der zweiten Antriebswelle (6) drehfest verbindbar und der zweite Planetenradsatz ist mittels eines zweiten Schaltelements (K3) und mittels eines dritten Schaltelements (K4) mit dem ersten Planetenradsatz (RS1) drehfest verbindbar.The invention relates to a multistage transmission for a hybrid drive of a motor vehicle, comprising a first drive shaft (An) for coupling to an internal combustion engine (VM), a second drive shaft (6) for coupling to an electric motor (EM), an output shaft (Ab), at least three Planetary gear sets (RS1, RS2, RS3) and a plurality of switching elements (K1, K2, K3, B1) has. The output shaft (Ab) is rotatably connected to a first planetary gear set (RS1) and a second planetary gear set (RS2) and a third planetary gear set (RS3) and the second drive shaft (6) is rotatably connected to the second planetary gear set (RS2). In addition, the first drive shaft (An) by means of a first switching element (K2) with the second drive shaft (6) rotatably connected and the second planetary gear by means of a second switching element (K3) and by means of a third switching element (K4) with the first planetary gear ( RS1) rotatably connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, das eine erste Antriebswelle zum Ankoppeln an einen Verbrennungsmotor, eine zweite Antriebswelle zum Ankoppeln an einen Elektromotor, eine Abtriebswelle, wenigstens drei Planetenradsätze sowie mehrere Schaltelemente aufweist. The invention relates to a multi-speed transmission for a hybrid drive of a motor vehicle having a first drive shaft for coupling to an internal combustion engine, a second drive shaft for coupling to an electric motor, an output shaft, at least three planetary gear sets and a plurality of switching elements.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Mehrstufengetriebe sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Mehrstufengetriebe oder einem Hybridantrieb. The invention also relates to a hybrid drive for a motor vehicle with a multi-speed transmission and a motor vehicle with a multi-speed transmission or a hybrid drive.

Aus DE 10 2012 212 257 A1 ist ein Planetengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Planetengetriebe weist drei gekoppelte Planetenradsätze mit mehreren Schaltelementen und mit wenigstens einer Elektromaschine auf, die einer Welle innerhalb des Getriebes zugeordnet ist. In einem Hybridbetrieb mit Verbrennungsmotor und Elektromaschine ist es durch Kopplung der Elektromaschine mit dem Getriebeabtrieb und eine entsprechende Ansteuerung der Elektromaschine möglich, während aller im verbrennungsmotorischen Betrieb durchgeführten Schaltungen die Zugkraft des Antriebsstrangs aufrecht zu erhalten und die Schaltelemente zu synchronisieren. Außerdem kann die Elektromaschine für andere Funktionen, wie beispielsweise ein elektrisches Anfahren ohne zusätzliches Anfahrelement, ein rein elektrisches Fahren ohne zusätzliches Entkopplungselement für den Verbrennungsmotor, oder für das Starten des Verbrennungsmotors ausgehend von einem rein elektrischen Fahrbetrieb, genutzt werden. Insbesondere ist für das elektrische Anfahren und das elektromotorische Starten des Verbrennungsmotors kein zusätzliches Anfahr- beziehungsweise Trennelement erforderlich. Out DE 10 2012 212 257 A1 is a planetary gear for a hybrid drive of a motor vehicle known. The planetary gear has three coupled planetary gear sets with a plurality of switching elements and at least one electric machine, which is associated with a shaft within the transmission. In a hybrid operation with an internal combustion engine and electric machine, by coupling the electric machine to the transmission output and correspondingly controlling the electric machine, it is possible to maintain the tractive force of the drivetrain and to synchronize the shifting elements during all the operations performed in internal combustion engine operation. In addition, the electric machine for other functions, such as an electric starting without additional starting element, a purely electric driving without additional decoupling element for the internal combustion engine, or for starting the engine starting from a purely electric driving, can be used. In particular, no additional starting or separating element is required for the electrical starting and the electromotive starting of the internal combustion engine.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Mehrstufengetriebe anzugeben. It is an object of the present invention to provide an improved multistage transmission.

Diese Aufgabe wird durch ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abtriebswelle mit einem ersten Planetenradsatz und mit einem zweiten Planetenradsatz und mit einem dritten Planetenradsatz drehfest verbunden ist und dass die zweite Antriebswelle mit dem zweiten Planetenradsatz drehfest verbunden ist und dass die erste Antriebswelle mittels eines ersten Schaltelements mit der zweiten Antriebswelle drehfest verbindbar ist und dass der zweite Planetenradsatz mittels eines zweiten Schaltelements und mittels eines dritten Schaltelements mit dem ersten Planetenradsatz drehfest verbindbar ist. This object is achieved by a multi-speed transmission of the type mentioned above, which is characterized in that the output shaft is rotatably connected to a first planetary gear and a second planetary gear and a third planetary gear and that the second drive shaft is rotatably connected to the second planetary gear and in that the first drive shaft can be connected in a rotationally fixed manner to the second drive shaft by means of a first shift element, and that the second planetary gear set can be connected in a rotationally fixed manner to the first planetary gear set by means of a second shift element and by means of a third shift element.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße, insbesondere lastschaltbare, Mehrstufengetriebe mit einer geringen Anzahl von Schaltelementen und Planetenradsätzen auskommt, so dass der Herstellungsaufwand vergleichsweise gering ist. Dennoch bietet das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eine gute Übersetzungsreihe, einen guten Wirkungsgrad, wobei insbesondere Schlepp- und Verzahnungsverluste, sowie die Bauteilbelastung reduziert sind. Außerdem kann das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise sehr kompakt und daher auch bauraumsparend ausgeführt sein. The invention has the advantage that the inventive, in particular power shiftable, multi-speed transmission with a small number of switching elements and planetary gear sets, so that the manufacturing cost is relatively low. Nevertheless, the multi-speed transmission according to the invention provides a good series of translations, good efficiency, in particular drag and gear losses, as well as the component load are reduced. In addition, the multi-speed transmission according to the invention can advantageously be very compact and therefore also designed to save space.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Mehrstufengetriebe, insbesondere aufgrund der Ausbildung der Planetenradsätze, wenigstens ein elektrischer Vorwärtsgang mit hoher Übersetzung bereitgestellt werden kann. Dadurch kann eine ähnlich hohe Zugkraft wie bei einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass der Elektromotor kostengünstig ausgelegt werden kann, da durch diesen kein hohes Drehmoment bereitgestellt werden muss. Außerdem sind die elektrischen Vorwärtsgänge gut gestuft. Another advantage of the invention is that at least one high-speed electrical forward gear can be provided by the multi-stage transmission, in particular due to the formation of the planetary gear sets. This allows a similar high tensile force as in a purely internal combustion engine operation can be realized. This offers the advantage that the electric motor can be designed cost-effectively, since by this no high torque must be provided. In addition, the electric forward gears are well graded.

Darüber hinaus besteht ein Vorteil der Erfindung darin, dass im Hybridbetrieb des Mehrstufengetriebes für den Elektromotor in jedem Gang günstige Drehzahlverhältnisse herrschen, so dass Hybridfunktionen, wie Boosten, Rekuperieren oder eine Lastpunktverschiebung möglich sind. In addition, there is an advantage of the invention is that prevail in the hybrid operation of the multi-speed transmission for the electric motor in each gear favorable speed ratios, so that hybrid functions, such as boosting, Rekuperieren or a load point shift are possible.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist der erste Planetenradsatz, insbesondere der Steg des ersten Planetenradsatzes mit einer ersten Getriebewelle drehfest verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist mit einem Gehäuse, insbesondere einem ortsfesten und/oder nicht drehbarem Gehäuse des Mehrstufengetriebes, drehfest verbunden. Die erste Getriebewelle ist mittels des zweiten Schaltelements mit einer zweiten Getriebewelle drehfest verbindbar und/oder die erste Getriebewelle ist mittels des dritten Schaltelements mit der zweiten Antriebswelle drehfest verbindbar. In a particular embodiment, the first planetary gear, in particular the web of the first planetary gear set is rotatably connected to a first transmission shaft. The sun gear of the first planetary gear set is rotatably connected to a housing, in particular a stationary and / or non-rotatable housing of the multi-speed transmission. The first transmission shaft is rotatably connected by means of the second switching element with a second transmission shaft and / or the first transmission shaft is rotatably connected by means of the third switching element with the second drive shaft.

Darüber hinaus ist der zweite Planetenradsatz, insbesondere das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes, mit einer zweiten Getriebewelle drehfest verbunden und/oder die zweite Antriebswelle ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Der dritte Planetenradsatz kann mit einem vierten Schaltelement drehfest verbindbar sein, wobei bei geschlossenem viertem Schaltelement ein Drehmoment über den dritten Planetenradsatz übertragbar ist. Dies bedeutet, dass abhängig von dem Schaltzustand des vierten Schaltelements eingestellt werden kann, ob über den dritten Planetenradsatz ein Drehmoment, insbesondere auf die Abtriebswelle, übertragen wird oder nicht. In addition, the second planetary gear, in particular the ring gear of the second planetary gear set, rotatably connected to a second transmission shaft and / or the second drive shaft is rotatably connected to the sun gear of the second planetary gear set. The third planetary gear set can be rotatably connected to a fourth switching element, wherein with the fourth switching element closed a torque on the third planetary gear set is transferable. This means that, depending on the switching state of the fourth switching element, it is possible to set whether a torque, in particular to the output shaft, is transmitted via the third planetary gear set or not.

Eine besondere Ausführung des dritten Planetenradsatzes besteht darin, dass das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements mit der ersten Antriebswelle drehfest verbindbar ist und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebewelle drehfest verbunden ist. Alternativ zu der zuvor genannten Ausführung kann der dritte Planetenradsatz derart ausgeführt sein, dass das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit der ersten Antriebswelle drehfest verbunden ist. Dies bedeutet, dass kein Schaltelement zwischen Sonnenrad und erster Antriebswelle vorgesehen ist. In diesem Fall ist das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements mit der zweiten Getriebewelle drehfest verbindbar. A particular embodiment of the third planetary gear set is that the sun gear of the third planetary gear set by means of the fourth switching element with the first drive shaft is rotatably connected and the ring gear of the third planetary gear set is rotatably connected to the second transmission shaft. As an alternative to the aforementioned embodiment, the third planetary gear set may be configured such that the sun gear of the third planetary gear set is non-rotatably connected to the first drive shaft. This means that no switching element between the sun gear and the first drive shaft is provided. In this case, the ring gear of the third planetary gear set by means of the fourth switching element with the second transmission shaft rotatably connected.

Bei einer besonderen Ausführung ist die Abtriebswelle mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden und/oder ist die Abtriebswelle mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist die Abtriebswelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Eine derartige Ankopplung der Abtriebswelle mit dem ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz bietet den Vorteil, dass eine kompakte Bauweise des Mehrstufengetriebes möglich ist, wobei insbesondere die Anzahl der verwendeten Bauteile gering ist. Die zweite Getriebewelle ist mittels eines fünften Schaltelements mit einem Gehäuse, insbesondere einem Gehäuse des Mehrstufengetriebes, drehfest verbindbar. In a particular embodiment, the output shaft is rotatably connected to the web of the second planetary gear set and / or the output shaft is rotatably connected to the web of the third planetary gear set. Alternatively or additionally, the output shaft is rotatably connected to the ring gear of the first planetary gear set. Such a coupling of the output shaft with the first, second and third planetary gear set offers the advantage that a compact design of the multi-speed transmission is possible, in particular, the number of components used is low. The second transmission shaft is rotatably connected by means of a fifth switching element with a housing, in particular a housing of the multi-speed transmission.

Im Sinne der Erfindung wird als eine drehfeste Verbindung eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet ist, dass die beiden miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nur möglich, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen kein Schaltelement angeordnet ist, da ansonsten im geöffneten Zustand des Schaltelements sich die Drehzahlen der beiden Bauteile voneinander unterscheiden können. Zudem wird im Sinne der Erfindung eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen als „drehfest verbindbar“ bezeichnet, wenn zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist. For the purposes of the invention is understood as a rotationally fixed connection is a connection between two components, which is designed such that the two interconnected components always have the same speed. This is only possible if, for example, no switching element is arranged between the two interconnected components, since otherwise the rotational speeds of the two components may differ from one another in the opened state of the switching element. In addition, for the purposes of the invention, a connection between two components is referred to as "rotatably connectable" when a switching element is arranged between the two components to be joined together.

Bei einer besonderen Ausführung können die Schaltelemente lastfrei zu schaltende und/oder nicht reibschlüssig arbeitende Schaltelemente sein. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass nicht sämtliche der Schaltelemente lastfrei zu schaltende und/oder nicht reibschlüssig arbeitende Schaltelemente sind. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens ein Schaltelement als ein Lastschaltelement ausgeführt ist und/oder wenigstens ein Schaltelement als ein formschlüssig arbeitendes Schaltelement, insbesondere als eine Klaue oder dergleichen, ausgeführt ist. Dabei kann wenigstens ein Schaltelement eine, insbesondere lastfrei zu schaltende, Kupplung oder Bremse sein. In a particular embodiment, the switching elements can be load-free to be switched and / or non-frictionally operating switching elements. Of course, it can also be provided that not all of the switching elements are load-free to be switched and / or non-frictionally operating switching elements. In particular, it may be advantageously provided that at least one switching element is designed as a load switching element and / or at least one switching element is designed as a form-fitting operating switching element, in particular as a claw or the like. In this case, at least one switching element can be a, in particular load-free, clutch or brake.

Ein lastfreies Schalten hat den besonderen Vorteil der weitgehenden Vermeidung von Schleppverlusten. Dabei kann ein lastfreies Schalten in dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe auf unterschiedliche Weise realisiert sein. Bei einer sogenannten abtriebsgestützten Schaltung ist der Elektromotor mit einer festen Übersetzung zum Abtrieb hin angekoppelt und stützt die Zugkraft allein elektromotorisch, während der Verbrennungsmotor im Hintergrund eine lastfreie Schaltung ausführt. Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung wird ein angekoppelter Elektromotor und/oder ein angekoppelter Verbrennungsmotor für einen Schaltvorgang, zumindest vorübergehend, derart gesteuert, dass ein zur Ausführung des Schaltvorgangs zu betätigendes Schaltelement lastfrei wird. Eine elektrodynamische Schaltung hat den ganz besonderen Vorteil, dass auch während des Schaltvorgangs sehr gute Fahrleistungen möglich sind. Insoweit kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Steuerungsvorrichtung einen angekoppelten Elektromotor und/oder einen angekoppelten Verbrennungsmotor für einen Schaltvorgang, zumindest vorübergehend, derart steuert, dass ein zur Ausführung des Schaltvorgangs zu betätigendes Schaltelement lastfrei wird. A load-free switching has the particular advantage of largely avoiding drag losses. In this case, a load-free switching in the multi-speed transmission according to the invention can be realized in different ways. In a so-called output-driven circuit, the electric motor is coupled with a fixed ratio to the output and supports the traction alone electromotive, while the internal combustion engine performs a no-load circuit in the background. In a so-called electrodynamic circuit, a coupled electric motor and / or a coupled internal combustion engine for a switching operation, at least temporarily, controlled such that a to be executed to perform the switching operation switching element is load-free. An electro-dynamic circuit has the very special advantage that very good performance is possible even during the switching process. In that regard, can be advantageously provided that a control device controls a coupled electric motor and / or a coupled internal combustion engine for a switching operation, at least temporarily, such that a to be executed to perform the switching operation switching element is free of load.

Das Mehrstufengetriebe kann in der Weise ausgeführt sein, dass es wenigstens drei, insbesondere genau drei elektrische Vorwärtsgänge für einen elektrischen Fahrbetrieb aufweist und/oder dass es wenigstens sechs, insbesondere genau sechs, Verbrennungsmotor-Vorwärtsgänge für einen Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor oder für einen Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor und Elektromotor aufweist. Das Mehrstufengetriebe kann alternativ oder zusätzlich in der Weise ausgeführt sein, dass über ein oder mehrere der Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmotordrehzahl und Elektromotordrehzahl und der Abtriebswellendrehzahl stattfindet, so dass ein Anfahren aus dem Stillstand bei laufendem Verbrennungsmotor möglich ist, wobei der Elektromotor ein Drehmoment abstützt. Im Ergebnis kann somit mit dem Mehrstufengetriebe ein rein elektrischer Fahrbetrieb oder ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb oder ein Hybridbetrieb mit Verbrennungsmotor und Elektromotor realisiert werden. The multistage transmission may be designed such that it has at least three, in particular exactly three electric forward gears for an electric driving operation and / or that there are at least six, in particular exactly six, internal combustion engine forward gears for an internal combustion engine or for an internal combustion engine and having electric motor. The multistage transmission may alternatively or additionally be designed in such a way that via one or more of the planetary gear sets a rotational speed superposition of engine speed and electric motor speed and the output shaft speed takes place, so that a start from standstill with the internal combustion engine is possible, wherein the electric motor supports a torque. As a result, a purely electric driving operation or a purely internal combustion engine driving operation or a hybrid operation with internal combustion engine and electric motor can thus be realized with the multi-speed transmission.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Mehrstufengetriebe in einem ersten elektrischen Vorwärtsgang durch Schließen des fünften Schaltelements eingestellt werden, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Aus dem ersten elektrischen Vorwärtsgang kann ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen ersten Verbrennungsmotorvorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements realisiert werden. Alternativ kann ein Verbrennungmotor-Zustart in einen zweiten Verbrennungsmotorvorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements realisiert werden. Ein Umschalten von dem ersten elektrischen Vorwärtsgang in einen zweiten elektrischen Vorwärtsgang kann durch Öffnen des fünften Schaltelements und durch Schließen des zweiten Schaltelements realisiert werden. Im Ergebnis kann ein Verbrennungsmotor-Zustart auf einfache Weise realisiert werden, indem lediglich ein einziges Schaltelement zugeschaltet wird. In a particular embodiment, the multi-stage transmission can be adjusted in a first electrical forward gear by closing the fifth switching element, wherein the remaining switching elements are open. From the first forward electric gear, an engine startup can be realized in a first engine forward gear by closing the first shift element. Alternatively, a Combustion engine Zustart be realized in a second engine forward gear by closing the fourth switching element. Switching from the first forward electric gear to a second forward electric gear can be realized by opening the fifth shifting element and closing the second shifting element. As a result, an engine start can be easily realized by only switching a single switching element.

Ein zweiter elektrischer Vorwärtsgang kann durch Schließen des zweiten Schaltelements eingestellt werden, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Aus dem zweiten elektrischen Vorwärtsgang kann ein Verbrennungsmotorzustand in einen dritten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements realisiert werden. Ein Umschalten des zweiten elektrischen Vorwärtsgangs in einen dritten elektrischen Vorwärtsgang kann durch Öffnen des zweiten Schaltelements und Schließen des dritten Schaltelements realisiert werden. A second electrical forward gear can be adjusted by closing the second switching element, wherein the remaining switching elements are opened. From the second forward electric gear, an engine condition may be realized into a third engine forward speed by closing the fourth shift element. A switching of the second electrical forward gear in a third electrical forward gear can be realized by opening the second switching element and closing the third switching element.

Wie zuvor erwähnt, kann ein dritter elektrischer Vorwärtsgang durch Schließen des dritten Schaltelements eingestellt werden, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Aus dem dritten elektrischen Vorwärtsgang kann ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen fünften Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements realisiert werden. Alternativ kann ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen sechsten Verbrennungsmotorvorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements realisiert werden. As previously mentioned, a third forward electric current can be adjusted by closing the third switching element with the remaining switching elements open. From the third forward electric gear, an engine assist in a fifth engine forward speed can be realized by closing the fourth shift element. Alternatively, an engine assist in a sixth engine forward speed may be realized by closing the first shift element.

Natürlich ist auch ein Verbrennungsmotor-Zustart aus einem elektrischen Vorwärtsgang in einen Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang möglich, bei dem wenigstens zwei Schaltelemente geschlossen werden und wenigstens ein Schaltelement geöffnet wird. Of course, an engine-Zustart from an electrical forward gear in an internal combustion engine forward gear is possible in which at least two switching elements are closed and at least one switching element is opened.

Dabei kann ein Umschalten von dem elektrischen Vorwärtsgang in den Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang, bei dem ein einziges Schaltelement geschlossen wird, lastfrei an dem zu schließenden Schaltelement realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Schaltelemente entlastet werden. Dagegen kann ein Umschalten von einem elektrischen Vorwärtsgang in einen Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang in Fällen, bei denen wenigstens zwei Schaltelemente geschlossen und wenigstens ein Schaltelement geöffnet wird, unter Last, insbesondere Reiblast, an den zu schließenden Schaltelementen erfolgen. In this case, a switchover from the electrical forward gear in the engine forward gear, in which a single switching element is closed, be realized without load on the switching element to be closed. This offers the advantage that the switching elements are relieved. In contrast, switching from an electrical forward gear to an engine forward gear in cases where at least two switching elements are closed and at least one switching element is opened, under load, in particular friction, take place at the switching elements to be closed.

Im Sinne der Erfindung werden bei einem lastfreien Zuschalten die beiden Schaltelementteile zur Synchronisierung der Drehzahl miteinander verbunden, ohne dass ein signifikantes Drehmoment über die verbundenen Schaltelementteile übertragen wird. Dagegen wird bei einem Schalten unter Last neben der Synchronisierung der Drehzahl ein signifikantes Drehmoment über die verbundenen Schaltelementteile übertragen. For the purposes of the invention, the two switching element parts are connected to each other for synchronizing the rotational speed with a load-free connection without a significant torque is transmitted via the connected switching element parts. In contrast, when switching under load in addition to the synchronization of the rotational speed, a significant torque is transmitted via the connected switching element parts.

Eine Drehrichtung des Elektromotors, insbesondere eines Rotor des Elektromotors, kann in einem, insbesondere ersten oder zweiten oder dritten, elektrischen Rückwärtsgang entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Elektromotors in dem, insbesondere ersten oder zweiten oder dritten, elektrischen Vorwärtsgang sein. Dies bedeutet, dass in einem Vorwärtsbetrieb des Mehrstufengetriebes der Elektromotor in eine andere Richtung dreht als in einem Rückwärtsbetrieb des Mehrstufengetriebes. Daher besteht keine Notwendigkeit für das Vorsehen eines mechanischen Rückwärtsgangs, wodurch sich der Aufbau des Mehrstufengetriebes vereinfacht. A direction of rotation of the electric motor, in particular a rotor of the electric motor, may be in one, in particular first or second or third, electrical reverse gear opposite to the direction of rotation of the electric motor in the, in particular first or second or third, electrical forward gear. This means that in a forward operation of the multi-speed transmission, the electric motor rotates in a different direction than in a reverse operation of the multi-speed transmission. Therefore, there is no need for the provision of a mechanical reverse gear, which simplifies the structure of the multi-speed transmission.

Der Elektromotor kann auf unterschiedlichste Weise angekoppelt sein. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Elektromotor mit der zweiten Antriebswelle wirkverbunden ist oder wirkverbindbar ist. Für den Fall, dass der Elektromotor mit der zweiten Antriebswelle wirkverbunden ist, sind keine Schaltelemente zwischen dem Elektromotor und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnet, so dass ein Drehmoment des Elektromotors unmittelbar auf das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes übertragen wird. The electric motor can be coupled in many different ways. In particular, it can be advantageously provided that the electric motor is operatively connected to the second drive shaft or is operatively connectable. In the event that the electric motor is operatively connected to the second drive shaft, no switching elements between the electric motor and the sun gear of the second planetary gear set are arranged so that a torque of the electric motor is transmitted directly to the sun gear of the second planetary gear set.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die zweite Antriebswelle wenigstens teilweise Bestandteil des Elektromotors ist. Dies beispielsweise dadurch, dass sie unmittelbar mit dem Rotor des Elektromotors verbunden oder verbindbar ist. Beispielsweise um eine günstige Auslegung des Elektromotors hinsichtlich Drehzahl und Drehmoment zu erreichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Elektromotor über ein Vorübersetzungsgetriebe an die zweite Antriebswelle angekoppelt ist oder ankoppelbar ist. Insbesondere kann das Vorübersetzungsgetriebe als weiterer Planetenradsatz ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Vorübersetzungsgetriebe derart ausgelegt ist, dass der Elektromotor mit höheren Drehzahlen betrieben werden kann, so dass er ein geringeres Drehmoment aufzubringen braucht. Alternatively it can be provided that the second drive shaft is at least partially part of the electric motor. This, for example, by being directly connected or connectable to the rotor of the electric motor. For example, to achieve a favorable design of the electric motor in terms of speed and torque, can be advantageously provided that the electric motor is coupled via a pre-gearbox to the second drive shaft or can be coupled. In particular, the pre-gearbox can be designed as a further planetary gear. It is particularly advantageous if the pre-gear transmission is designed such that the electric motor can be operated at higher rotational speeds, so that it needs to apply a lower torque.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Elektromotor in einem Gehäuse, insbesondere einem Gehäuse des Mehrstufengetriebes, angeordnet. Insbesondere bei einer solchen Ausführung kann der Elektromotor vorteilhaft koaxial, insbesondere zur zweiten Antriebswelle, angeordnet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass der Elektromotor achsparallel angeordnet und beispielsweise über ein Zugmitteltrieb oder eine Stirnradübersetzung und/oder eine Kegelradgetriebe triebtechnisch angekoppelt ist. In a particularly advantageous embodiment, the electric motor is arranged in a housing, in particular a housing of the multistage transmission. In particular, in such an embodiment, the electric motor can be advantageously arranged coaxially, in particular to the second drive shaft. Alternatively, it is also possible that the electric motor arranged axially parallel and, for example via a Traction drive or a spur gear and / or a bevel gear is coupled by drive technology.

Bei einer besonderen Ausführung kann vorgesehen sein, dass auf wenigstens einer der Wellen des beschriebenen Mehrstufengetriebes ein Freilauf zum Gehäuse oder zu einer anderen der Wellen angeordnet ist. In a particular embodiment can be provided that on at least one of the shafts of the multi-speed transmission described a freewheel to the housing or to another of the waves is arranged.

In vorteilhafter Weise können die Planetenradsätze axial betrachtet in Kraftflussrichtung antriebsseitig, insbesondere verbrennungsmotor-antriebsseitig, im Zugbetrieb eines an die erste Antriebswelle angekoppelten Verbrennungsmotors in der Reihenfolge: erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz oder alternativ in der Reihenfolge: dritter Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, erster Planetenradsatz angeordnet sein. Die Betrachtung erfolgt somit ausgehend von der Antriebsseite, insbesondere ausgehend von dem Verbrennungsmotor, in Kraftflussrichtung. In an advantageous manner, the planetary gear sets may be viewed axially in the direction of power flow on the drive side, in particular the engine drive side, in train operation of an internal combustion engine coupled to the first drive shaft in the order: first planetary gearset, second planetary gearset, third planetary gearset or alternatively in the order: third planetary gearset, second planetary gearset, be arranged first planetary gear. The consideration is thus based on the drive side, in particular starting from the internal combustion engine, in the direction of force flow.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe kann insbesondere vorteilhaft in der Weise ausgestaltet sein, dass speziell für die Erfordernisse eines Wagens geeignete Übersetzungen bereitgestellt sind. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe den besonderen Vorteil, dass es auf einfache Weise für unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen, sowohl hinsichtlich der Kraftflussrichtung, als auch hinsichtlich der räumlichen Anordnung angepasst werden kann. Das Mehrstufengetriebe kann beispielsweise in Front-Quer-Bauweise oder in Heck-Quer-Bauweise oder beispielsweise in koaxialer Bauweise ausgeführt sein. The multistage transmission according to the invention can be particularly advantageously designed in such a way that suitable translations are provided specifically for the requirements of a car. In addition, the multi-speed transmission according to the invention offers the particular advantage that it can be adapted in a simple manner for different drive train configurations, both with regard to the force flow direction, as well as with respect to the spatial arrangement. The multi-speed transmission can be designed, for example, in front-transverse construction or in rear-transverse construction or, for example, in coaxial design.

Von besonderem Vorteil ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, der ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe aufweist, wobei an die erste Antriebswelle ein Verbrennungsmotor und an die zweite Antriebswelle ein Elektromotor angekoppelt ist. Darüber hinaus ist ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe und/oder mit einem solchen Hybridantrieb von besonderem Vorteil. Of particular advantage is a hybrid drive for a motor vehicle having a multi-speed transmission according to the invention, wherein an internal combustion engine is coupled to the first drive shaft and an electric motor is coupled to the second drive shaft. In addition, a motor vehicle with a multi-speed transmission according to the invention and / or with such a hybrid drive is of particular advantage.

Der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs ist mit dem Mehrstufengetriebe, insbesondere der ersten Antriebswelle, drehfest verbunden. Dies bedeutet, dass kein Trennelement, insbesondere keine Trennkupplung, zwischen dem Motor und dem Getriebe vorhanden ist, was aus Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist. The internal combustion engine of the motor vehicle is rotatably connected to the multistage transmission, in particular the first drive shaft. This means that no separating element, in particular no separating clutch, is present between the engine and the transmission, which is advantageous from a cost point of view.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwertige Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: In the drawing, the subject invention is exemplified and shown schematically and will be described with reference to the figures below, wherein the same or equivalent elements are usually provided with the same reference numerals. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, 1 A first embodiment of a multi-speed transmission according to the invention,

2 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 2 a circuit diagram for the multi-speed transmission according to the first embodiment,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, 3 A second embodiment of a multi-speed transmission according to the invention,

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, 4 A third embodiment of a multi-speed transmission according to the invention,

5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes. 5 A fourth embodiment of a multi-speed transmission according to the invention.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, das antriebseitig eine erste Antriebswelle An zum Ankoppeln an einen Verbrennungsmotor VM, eine zweite Antriebswelle 6 zum Ankoppeln an einen Elektromotor EM und abtriebsseitig eine Abtriebswelle Ab aufweist. Zudem weist das Mehrstufengetriebe wenigstens drei Planetenradsätze, nämlich einen ersten Planetenradsatz RS1, einen zweiten Planetenradsatz RS2 und einen dritten Planetenradsatz RS3, sowie fünf Schaltelemente, nämlich ein erstes Schaltelement K2, ein zweites Schaltelement K3, ein drittes Schaltelement K4, ein viertes Schaltelement K1 und ein fünftes Schaltelement B1, auf. Dabei können das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement K2, K3, K4, K1 als Kupplung und das fünfte Schaltelement B1 als Bremse ausgebildet sein. 1 shows a first embodiment of a multi-speed transmission according to the invention for a hybrid drive of a motor vehicle, the drive side a first drive shaft An for coupling to an internal combustion engine VM, a second drive shaft 6 for coupling to an electric motor EM and the output side has an output shaft Ab. In addition, the multi-speed transmission has at least three planetary gear sets, namely a first planetary gearset RS1, a second planetary gearset RS2 and a third planetary gearset RS3, and five switching elements, namely a first switching element K2, a second switching element K3, a third switching element K4, a fourth switching element K1 and a fifth switching element B1, on. In this case, the first, second, third and fourth switching element K2, K3, K4, K1 can be designed as a clutch and the fifth switching element B1 as a brake.

Es sind unterschiedliche Gänge für einen elektrischen Fahrbetrieb mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen der zweiten Antriebswelle 6 und der Abtriebswelle Ab durch Ändern der Kombination von Schaltzuständen der Schaltelemente einstellbar. Dabei sind ein rein elektrischer Fahrbetrieb des Fahrzeugs, ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb und ein Hybridbetrieb, bei dem der Antrieb sowohl durch den Elektromotor als auch durch den Verbrennungsmotor realisiert wird, möglich. There are different gears for an electric driving operation with different gear ratios between the second drive shaft 6 and the output shaft Ab adjustable by changing the combination of switching states of the switching elements. In this case, a purely electrical driving operation of the vehicle, a purely internal combustion engine driving operation and a hybrid operation, in which the drive is realized both by the electric motor and by the internal combustion engine, possible.

Die Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 sind als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Die erste Antriebswelle An ist mit dem Verbrennungsmotor VM drehfest verbunden. Zudem ist die erste Antriebswelle An mittels eines ersten Schaltelements K2 mit der zweiten Abtriebswelle 6 drehfest verbindbar. Die zweite Abtriebswelle 6 ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Die Abtriebswelle Ab ist mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1, dem Steg des zweiten Planetenradsatzes RS2und dem Steg des dritten Planetenradsatzes RS3 jeweils drehfest verbunden. The planetary gear sets RS1, RS2, RS3 are designed as negative planetary gear sets. The first drive shaft An is rotatably connected to the engine VM. In addition, the first drive shaft An by means of a first switching element K2 with the second output shaft 6 rotatably connected. The second output shaft 6 is connected to the sun gear of the second planetary gearset RS2. The output shaft Ab is rotatably connected to the ring gear of the first planetary gearset RS1, the web of the second planetary gearset RS2 and the web of the third planetary gearset RS3.

Der Steg des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit einer ersten Getriebewelle 3 drehfest verbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes RS3 sind jeweils mit einer zweiten Getriebewelle 5 drehfest verbunden. Die erste Getriebewelle 3 ist mittels eines zweiten Schaltelements K3 mit der zweiten Getriebewelle 5 drehfest verbindbar. Zudem ist die erste Getriebewelle 3 mittels eines dritten Schaltelements K4 mit der zweiten Antriebswelle 6 drehfest verbindbar. The web of the first planetary gearset RS1 is provided with a first transmission shaft 3 rotatably connected. The ring gear of the second planetary gearset RS2 and the ring gear of the third planetary gearset RS3 are each provided with a second transmission shaft 5 rotatably connected. The first gear shaft 3 is by means of a second switching element K3 with the second transmission shaft 5 rotatably connected. In addition, the first transmission shaft 3 by means of a third switching element K4 with the second drive shaft 6 rotatably connected.

Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit einem Gehäuse G des Mehrstufengetriebes drehfest verbunden. Die zweite Getriebewelle 5 ist mittels eines fünften Schaltelements B1 mit dem Gehäuse G des Mehrstufengetriebes drehfest verbindbar. Die erste Antriebswelle An ist mittels eines vierten Schaltelements K1 mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbindbar. Dabei kann über den dritten Planetenradsatz RS3 nur ein Drehmoment übertragen werden, wenn das vierte Schaltelement K1 geschlossen ist. Der Elektromotor EM ist innerhalb des Gehäuses G des Mehrstufengetriebes angeordnet und mit der zweiten Antriebswelle 6 drehfest verbunden. The sun gear of the first planetary gear set RS1 is rotatably connected to a housing G of the multi-speed transmission. The second gear shaft 5 is rotatably connected by means of a fifth switching element B1 with the housing G of the multi-speed transmission. The first drive shaft An is rotatably connected by means of a fourth switching element K1 with the sun gear of the third planetary gearset RS3. In this case, only a torque can be transmitted via the third planetary gear set RS3, when the fourth switching element K1 is closed. The electric motor EM is arranged within the housing G of the multi-speed transmission and with the second drive shaft 6 rotatably connected.

Wie die in 2 dargestellte Schaltmatrix zeigt, weist das in 1 dargestellte Mehrstufengetriebe drei Vorwärtsgänge E1, E2, E3 für einen elektrischen Fahrbetrieb und sechs Vorwärtsgänge für einen Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor auf. Natürlich ist es auch möglich, dass in den sechs Vorwärtsgängen der Fahrbetrieb sowohl mit dem Verbrennungsmotor als auch mit dem Elektromotor erfolgt. Like the in 2 shows switching matrix shown in FIG 1 shown multi-speed transmission three forward gears E1, E2, E3 for an electric driving operation and six forward gears for driving with an internal combustion engine on. Of course it is also possible that in the six forward gears of the driving operation takes place both with the internal combustion engine and with the electric motor.

Der erste elektrische Vorwärtsgang E1 wird durch Schließen des fünften Schaltelements B1 eingestellt, wobei die übrigen Schaltelemente K1, K2, K3, K4 geöffnet sind. Aus dem elektrischen Vorwärtsgang E1 ist ein Verbrennungsmotor-Zustart in den ersten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang (Gang 1) durch Schließen des ersten Schaltelements K2 oder ein Verbrennungsmotor-Zustart in den zweiten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang (Gang 2) durch Schließen des vierten Schaltelements K1 realisierbar. Ein Umschalten in den zweiten elektrischen Vorwärtsgang E2 ist durch Öffnen des fünften Schaltelements B1 und durch Schließen des zweiten Schaltelements K3 einstellbar. The first electrical forward gear E1 is set by closing the fifth shift element B1, wherein the remaining shift elements K1, K2, K3, K4 are open. From the forward electric gear E1, an engine assist in the first engine forward speed (gear 1) can be realized by closing the first shift element K2 or an engine assist in the second engine forward speed (gear 2) by closing the fourth shift element K1. Switching to the second electrical forward gear E2 is adjustable by opening the fifth shift element B1 and by closing the second shift element K3.

Aus dem zweiten elektrischen Vorwärtsgang E2 ist ein Verbrennungsmotor-Zustart in den dritten Verbrennungsmotorvorwärtsgang (Gang 3) durch Schließen des vierten Schaltelements K1 realisierbar. Ein Umschalten des zweiten elektrischen Vorwärtsgangs in den dritten elektrischen Vorwärtsgang ist durch Öffnen des zweiten Schaltelements K3 und durch Schließen des dritten Schaltelements K4 realisierbar. Dabei kann aus dem dritten elektrischen Vorwärtsgang E3 durch Schließen des vierten Schaltelements K1 ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen fünften Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang (Gang 5) erfolgen. Ein Verbrennungsmotor-Zustart in den sechsten Vorwärtsgang (Gang 6) ist aus dem dritten elektrischen Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements K2 realisierbar. From the second electric forward gear E2, an engine assist in the third engine forward speed (gear 3) can be realized by closing the fourth shift element K1. A switching of the second electrical forward gear in the third electric forward gear can be realized by opening the second switching element K3 and by closing the third switching element K4. In this case, from the third electrical forward gear E3 by closing the fourth switching element K1, a combustion engine Zustart in a fifth engine forward gear (gear 5) take place. An engine assist in the sixth forward speed (speed 6) can be realized from the third electric forward speed by closing the first switching element K2.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 ausgeführten Ausführungsbeispiel, das in Koaxial-Anordnung ausgebildet ist, durch die Front- oder Heck-Quer-Anordnung mit seitlichem Abtrieb. Insoweit gilt die in 2 dargestellte Schaltmatrix auch für dieses Ausführungsbeispiel. 3 shows a second embodiment of a multi-speed transmission according to the invention. This embodiment differs from that in FIG 1 running embodiment, which is formed in a coaxial arrangement, by the front or rear-transverse arrangement with lateral output. In that regard, the in 2 shown switching matrix also for this embodiment.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe dadurch, dass der dritte Planetenradsatz mittels eines vierten Schaltelements K1‘ mit der ersten Getriebewelle 5 drehfest verbindbar ist. Die erste Antriebswelle An ist in dieser Ausführung mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbunden. Dies bedeutet, dass kein Schaltelement zwischen der Antriebswelle An und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes RS3 angeordnet ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel gilt, dass der dritte Planetenradsatz RS3 nur bei geschlossenem vierten Schaltelement K1‘ ein Drehmoment, beispielsweise an die Abtriebswelle Ab übertragen kann. Die in 2 dargestellte Schaltmatrix gilt ebenfalls für dieses Ausführungsbeispiel. 4 shows a third embodiment of a multi-speed transmission according to the invention. This embodiment differs from that in FIG 1 shown transmission in that the third planetary gear set by means of a fourth switching element K1 'with the first transmission shaft 5 rotatably connected. The first drive shaft An is rotatably connected in this embodiment with the sun gear of the third planetary gearset RS3. This means that no switching element between the drive shaft to and the sun gear of the third planetary gear set RS3 is arranged. In this exemplary embodiment, too, the third planetary gear set RS3 can transmit a torque, for example to the output shaft Ab, only when the fourth switching element K1 'is closed. In the 2 Switching matrix shown also applies to this embodiment.

5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, dass in Koaxial-Anordnung ausgebildet ist, durch die Front- oder Heck-, Quer-Anordnung mit seitlichem Abtrieb. Insoweit gilt die in 2 dargestellte Schaltmatrix auch für dieses Ausführungsbeispiel. 5 shows a fourth embodiment of a multi-speed transmission according to the invention. This embodiment differs from that in FIG 4 illustrated embodiment that is formed in a coaxial arrangement, by the front or rear, transverse arrangement with lateral output. In that regard, the in 2 shown switching matrix also for this embodiment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

3 3
zweite Getriebewelle second transmission shaft
5 5
erste Getriebewelle first gear shaft
6 6
zweite Antriebswelle second drive shaft
E1 E1
erster elektrischer Vorwärtsgang first electrical forward gear
E2 E2
zweiter elektrischer Vorwärtsgang second electrical forward gear
E3 E3
dritter elektrischer Vorwärtsgang third electrical forward gear
K1, K1‘ K1, K1 '
viertes Schaltelement fourth switching element
K2 K2
erstes Schaltelement first switching element
K3 K3
zweites Schaltelement second switching element
K4 K4
drittes Schaltelement third switching element
B1 B1
fünftes Schaltelement fifth switching element
G G
Gehäuse casing
An At
erste Antriebswelle first drive shaft
Ab From
Abtriebswelle output shaft
EM EM
Elektromotor electric motor
VM VM
Verbrennungsmotor internal combustion engine
RS1 RS1
erster Planetenradsatz first planetary gear set
RS2 RS2
zweiter Planetenradsatz second planetary gear set
RS3 RS3
dritter Planetenradsatz third planetary gear set

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012212257 A1 [0003] DE 102012212257 A1 [0003]

Claims (15)

Mehrstufengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, das eine erste Antriebswelle (An) zum Ankoppeln an einen Verbrennungsmotor (VM), eine zweite Antriebswelle (6) zum Ankoppeln an einen Elektromotor (EM), eine Abtriebswelle (Ab), wenigstens drei Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3) sowie mehrere Schaltelemente (K1, K2, K3, B1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Abtriebswelle (Ab) mit einem ersten Planetenradsatz (RS1) und mit einem zweiten Planetenradsatz (RS2) und mit einem dritten Planetenradsatz (RS3) drehfest verbunden ist und dass b. die zweite Antriebswelle (6) mit dem zweiten Planetenradsatz (RS2) drehfest verbunden ist und dass c. die erste Antriebswelle (An) mittels eines ersten Schaltelements (K2) mit der zweiten Antriebswelle (6) drehfest verbindbar ist und dass d. der zweite Planetenradsatz mittels eines zweiten Schaltelements (K3) und mittels eines dritten Schaltelements (K4) mit dem ersten Planetenradsatz (RS1) drehfest verbindbar ist. Multi-stage transmission for a hybrid drive of a motor vehicle, comprising a first drive shaft (An) for coupling to an internal combustion engine (VM), a second drive shaft ( 6 ) for coupling to an electric motor (EM), an output shaft (Ab), at least three planetary gear sets (RS1, RS2, RS3) and a plurality of switching elements (K1, K2, K3, B1), characterized in that a. the output shaft (Ab) is rotatably connected to a first planetary gear set (RS1) and to a second planetary gear set (RS2) and to a third planetary gear set (RS3) and that b. the second drive shaft ( 6 ) is rotatably connected to the second planetary gear set (RS2) and that c. the first drive shaft (An) by means of a first switching element (K2) with the second drive shaft ( 6 ) rotatably connected and that d. the second planetary gear set by means of a second switching element (K3) and by means of a third switching element (K4) with the first planetary gear set (RS1) is rotatably connected. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der erste Planetenradsatz (RS1), insbesondere der Steg des ersten Planetenradsatzes (RS1), mit einer ersten Getriebewelle (3) drehfest verbunden ist und/oder dass b. das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Gehäuse (G) drehfest verbunden ist und/oder dass c. eine erste Getriebewelle (3) mittels des zweiten Schaltelements (K3) mit einer zweiten Getriebewelle (5) drehfest verbindbar ist und/oder dass d. eine erste Getriebewelle (3) mittels des dritten Schaltelements (K4) mit der zweiten Antriebswelle (6) drehfest verbindbar ist. Multi-step transmission according to claim 1, characterized in that a. the first planetary gear set (RS1), in particular the web of the first planetary gear set (RS1), with a first transmission shaft ( 3 ) is rotatably connected and / or that b. the sun gear of the first planetary gearset (RS1) is rotatably connected to a housing (G) and / or that c. a first gear shaft ( 3 ) by means of the second switching element (K3) with a second transmission shaft ( 5 ) is rotatably connected and / or that d. a first gear shaft ( 3 ) by means of the third switching element (K4) with the second drive shaft ( 6 ) is rotatably connected. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. der zweite Planetenradsatz (RS2), insbesondere das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einer zweiten Getriebewelle (5) drehfest verbunden ist und/oder dass b. die zweite Antriebswelle (6) mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbunden ist. Multi-step transmission according to claim 1 or 2, characterized in that a. the second planetary gearset (RS2), in particular the ring gear of the second planetary gearset (RS2) with a second transmission shaft (RS2) 5 ) is rotatably connected and / or that b. the second drive shaft ( 6 ) is rotatably connected to the sun gear of the second planetary gear set (RS2). Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. der dritte Planetenradsatz (RS3) mit einem vierten Schaltelement (K1, K1‘) drehfest verbunden ist, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (K1, K1‘) ein Drehmoment über den dritten Planetenradsatz (RS3) übertragbar ist oder dass b. das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes (RS3) mittels eines vierten Schaltelements (K1) mit der ersten Antriebswelle (An) drehfest verbindbar ist und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der zweiten Getriebewelle (5) drehfest verbunden ist oder dass c. das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der ersten Antriebswelle (An) drehfest verbunden ist und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes (RS3) mittels eines vierten Schaltelements (K1‘) mit der zweiten Getriebewelle (5) verbindbar ist. Multi-step transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that a. the third planetary gear set (RS3) is non-rotatably connected to a fourth switching element (K1, K1 '), wherein when the first switching element (K1, K1') is closed a torque can be transmitted via the third planetary gear set (RS3) or b. the sun gear of the third planetary gear set (RS3) can be connected in a rotationally fixed manner to the first drive shaft (An) by means of a fourth switching element (K1) and the ring gear of the third planetary gear set (RS3) can be connected to the second gear shaft (RS3). 5 ) is rotatably connected or that c. the sun gear of the third planetary gearset (RS3) is non-rotatably connected to the first drive shaft (An) and the ring gear of the third planetary gearset (RS3) is connected to the second transmission shaft (K1 ') by means of a fourth shifting element (K1') ( 5 ) is connectable. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Abtriebswelle (Ab) mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbunden ist und/oder dass b. die Abtriebswelle (Ab) mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und/oder dass c. die Abtriebswelle (Ab) mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes (RS1) drehfest verbunden ist und/oder dass d. eine zweite Getriebewelle (5) mittels eines fünften Schaltelements (B1) mit einem Gehäuse (G) drehfest verbindbar ist. Multi-step transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that a. the output shaft (Ab) is rotatably connected to the web of the second planetary gear set (RS2) and / or that b. the output shaft (Ab) is rotatably connected to the web of the third planetary gear set and / or that c. the output shaft (Ab) with the ring gear of the first planetary gear set (RS1) is rotatably connected and / or that d. a second gear shaft ( 5 ) by means of a fifth switching element (B1) with a housing (G) is rotatably connected. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Mehrstufengetriebe wenigstens drei, insbesondere genau drei, elektrische Vorwärtsgänge für einen elektrischen Fahrbetrieb aufweist und/oder dass b. das Mehrstufengetriebe wenigstens sechs, insbesondere genau sechs, Verbrennungsmotor-Vorwärtsgänge für einen Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor (VM) oder für einen Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor (VM) und Elektromotor (EM) aufweist. Multi-step transmission according to one of claims 1 to 5, characterized in that a. the multistage transmission has at least three, in particular exactly three, electrical forward gears for an electric driving operation and / or that b. the multistage transmission has at least six, in particular exactly six, internal combustion engine forward gears for an internal combustion engine (VM) or for an internal combustion engine (VM) and electric motor (EM). Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster elektrischer Vorwärtsgang durch Schließen des fünften Schaltelements (B1) einstellbar ist, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind, und dass aus dem ersten elektrischen Vorwärtsgang a. ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen ersten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements (K2) realisierbar ist oder dass b. ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen zweiten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) realisierbar ist oder dass c. ein Umschalten in einen zweiten elektrischen Vorwärtsgang durch Öffnen des fünften Schaltelements (B1) und durch Schließen des zweiten Schaltelements (K3) realisierbar ist. Multi-speed transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that a first electrical forward gear by closing the fifth switching element (B1) is adjustable, wherein the remaining switching elements are open, and that from the first electrical forward gear a. an engine start in a first engine forward speed by closing the first switching element (K2) is feasible or that b. an engine start in a second engine forward speed by closing the fourth switching element (K1) is feasible or that c. a switching to a second electrical forward gear by opening the fifth switching element (B1) and by closing the second switching element (K3) can be realized. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter elektrischer Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten Schaltelements (K3) einstellbar ist, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind, und dass aus dem zweiten elektrischen Vorwärtsgang a. ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen dritten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) realisierbar ist oder dass b. ein Umschalten in einen dritten elektrischen Vorwärtsgang durch Öffnen des zweiten Schaltelements (K3) und durch Schließen des dritten Schaltelements (K4) realisierbar ist. Multi-speed transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that a second electrical forward gear by closing the second switching element (K3) is adjustable, wherein the remaining switching elements are opened, and that from the second electrical forward gear a. an engine start in a third engine forward speed by closing the fourth switching element (K1) is feasible or that b. a switching to a third electrical forward gear by opening the second switching element (K3) and by closing the third switching element (K4) can be realized. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter elektrischer Vorwärtsgang durch Schließen des dritten Schaltelements (K4) einstellbar ist, wobei die übrigen Schaltelemente geöffnet sind, und dass aus dem dritten elektrischen Vorwärtsgang a. ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen fünften Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) realisierbar ist oder dass b. ein Verbrennungsmotor-Zustart in einen sechsten Verbrennungsmotor-Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements (K2) realisierbar ist. Multi-speed transmission according to one of claims 1 to 8, characterized in that a third electrical forward gear by closing the third switching element (K4) is adjustable, wherein the remaining switching elements are opened, and that from the third electrical forward gear a. an engine start in a fifth engine forward speed by closing the fourth switching element (K1) is feasible or that b. an engine start in a sixth engine forward speed by closing the first switching element (K2) is feasible. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehrichtung des Elektromotors (EM) in einem, insbesondere ersten oder zweiten oder dritten, elektrischen Rückwärtsgang entgegengesetzt ist zu der Drehrichtung des Elektromotors (EM) in einem, insbesondere ersten oder zweiten oder dritten, elektrischen Vorwärtsgang. Multi-speed transmission according to one of claims 1 to 9, characterized in that a direction of rotation of the electric motor (EM) in one, in particular first or second or third, electrical reverse is opposite to the direction of rotation of the electric motor (EM) in one, in particular first or second or third, electric forward gear. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Elektromotor (EM) innerhalb eines Gehäuses (G) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (EM) mit der zweiten Antriebswelle (6) wirkverbunden ist oder wirkverbindbar ist oder dass. b. der Elektromotor (EM) innerhalb eines Gehäuses (G) angeordnet ist, wobei die zweite Antriebswelle (6) wenigstens teilweise Bestandteil des Elektromotors (EM) ist oder dass c. der Elektromotor (EM) innerhalb eines Gehäuses (G) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (EM) über ein Vorübersetzungsgetriebe an die zweite Antriebswelle (6) angekoppelt ist oder ankoppelbar ist. Multi-step transmission according to one of claims 1 to 10, characterized in that a. the electric motor (EM) is arranged inside a housing (G), the electric motor (EM) being connected to the second drive shaft (EM) 6 ) is operatively connected or operable, or that. b. the electric motor (EM) is arranged within a housing (G), wherein the second drive shaft ( 6 ) is at least partially part of the electric motor (EM) or that c. the electric motor (EM) is arranged inside a housing (G), wherein the electric motor (EM) is connected to the second drive shaft via a preselecting gear (FIG. 6 ) is coupled or can be coupled. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer der Wellen (3, 5, 6, An, Ab) ein Freilauf zum Gehäuse (G) oder zu einer anderen Welle angeordnet ist. Multi-step transmission according to one of claims 1 to 11, characterized in that on at least one of the shafts ( 3 . 5 . 6 , On, Ab) a freewheel to the housing (G) or to another shaft is arranged. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3) axial betrachtet in Kraftflussrichtung antriebsseitig im Zugbetrieb eines an die erste Antriebswelle angekoppelten Verbrennungsmotors in der Reihenfolge: erster Planetenradsatz (RS1), zweiter Planetenradsatz (RS2), dritter Planetenradsatz (RS3) oder in der Reihenfolge: dritter Planetenradsatz (RS3), zweiter Planetenradsatz (RS2) oder erster Planetenradsatz (RS1) angeordnet sind. Multi-speed transmission according to one of claims 1 to 12, characterized in that the planetary gear sets (RS1, RS2, RS3) viewed axially in the direction of power flow on the drive side in train operation coupled to the first drive shaft engine in the order: first planetary gear set (RS1), second planetary gear set (RS2 ), third planetary gear set (RS3) or in the order: third planetary gear set (RS3), second planetary gear set (RS2) or first planetary gear set (RS1) are arranged. Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem, insbesondere lastschaltbaren, Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Antriebswelle (An) der Verbrennungsmotor (VM) und an die zweite Abtriebswelle (6) ein Elektromotor (EM) angekoppelt ist. Hybrid drive for a motor vehicle with a, in particular power shiftable, multi-speed transmission according to one of claims 1 to 13, characterized in that the first drive shaft (An) of the internal combustion engine (VM) and the second output shaft ( 6 ) An electric motor (EM) is coupled. Kraftfahrzeug mit einem Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einem Hybridantrieb nach Anspruch 14.  Motor vehicle with a multi-speed transmission according to one of claims 1 to 13 or a hybrid drive according to claim 14.
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