DE102015209140A1

DE102015209140A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug, Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, und Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstranges

Info

Publication number: DE102015209140A1
Application number: DE102015209140.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Martin Brehmer; Matthias Horn; Johannes Kaltenbach; Julian King; Bernd Knöpke; Jens Moraw; Eckehard Münch; Gerhard Niederbrucker; Juri Pawlakowitsch; Stephan Scharr; Viktor Warth; Michael Wechs; Peter Ziemer; Uwe Griesmeier; Raffael Kuberczyk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), drei Planetenradsätze (P1, P2, P3), eine elektrische Maschine (EM) sowie fünf Schaltelemente (06, 15, 16, 45, 46) aufweist, wobei durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (06, 15, 16, 45, 46) zumindest sechs Vorwärtsgänge (G1–G6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) darstellbar sind, Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G), und Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstranges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstranges.
Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also festen Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle und einer 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.
Die Patentanmeldung DE 10 2012 212 257 A1 der Anmelderin beschreibt ein Planetengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit drei gekoppelten Planetenradsätzen, mit zumindest vier Schaltelementen und mit wenigstens einer Elektromaschine, die einer Welle des Getriebes zugeordnet ist. Das Planetengetriebe ermöglicht fünf Vorwärtsgänge zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle sowie einen Überlagerungsbetrieb. Der Überlagerungsbetrieb ergibt sich durch Schließen des in 1 dieser Patentanmeldung als K45 bezeichneten Kupplung, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem Hohlrad des als RS3 bezeichneten Planetenradsatz hergestellt wird. Da die elektrische Maschine am Sonnenrad, und die Getriebeausgangswelle am Steg des als RS3 bezeichneten Planetenradsatzes angebunden sind, ist das an der Getriebeausgangswelle anliegende Moment durch Variation der an der Getriebeeingangswelle und an der elektrischen Maschine anliegenden Momente variierbar.
Das im Stand der Technik bekannte Getriebe weist jedoch keinen mechanischen Rückwärtsgang zwischen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle auf. Lediglich durch Betrieb der elektrischen Maschine ist ein Rückwärtsgang möglich. Steht deren Funktion jedoch nicht zur Verfügung, beispielsweise wegen eines leeren Energiespeichers, so ist kein Rückwärtsgang darstellbar. Dies ist unerwünscht. Zudem weist das im Stand der Technik bekannte Getriebe lediglich fünf Vorwärtsgänge auf.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches ebenso einen Überlagerungsbetrieb, zumindest einen mechanischen Rückwärtsgang sowie zumindest sechs Vorwärtsgänge ermöglicht, ohne den Bauaufwand im Vergleich zu dem im Stand der Technik bekannten Getriebe erheblich zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, drei Planetenradsätze, eine elektrische Maschine mit einem drehbaren Rotor und einem drehfesten Stator sowie fünf Schaltelemente auf.
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.
Die Antriebswelle ist mit einem Sonnenrad des als Minus-Radsatz ausgebildeten dritten Planetenradsatzes ständig verbunden. Die Abtriebswelle ist mit einem Steg des dritten Planetenradsatzes und mit dem Hohlrad des als Minus-Radsatz ausgebildeten zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Ein Hohlrad des als Plus-Radsatz ausgebildeten ersten Planetenradsatzes ist mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes ist ständig drehfest festgesetzt, indem der Steg mit einem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes ständig verbunden ist. Der Rotor der elektrischen Maschine ist ständig mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden.
Durch Schließen des ersten Schaltelements ist ein Steg des zweiten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbindbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbindbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbindbar.
Ein Getriebe mit dieser erfindungsgemäßen Zuordnung der einzelnen Getriebeelemente weist eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen sowie einen guten Verzahnungswirkungsgrad auf. Im Vergleich zu dem im Stand der Technik bekannten Getriebe wird dabei lediglich ein zusätzliches Schaltelement benötigt.
Durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente sind zumindest sechs Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der fünfte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten und des vierten Schaltelements gebildet. Der sechste Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten und des zweiten Schaltelements gebildet. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Vorwärtsgänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer zwischen benachbarten Vorwärtsgängen.
Durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements ergibt sich ein Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. Somit steht auch dann ein Rückwärtsgang zur Verfügung, wenn die Funktionalität der elektrischen Maschine nicht zur Verfügung steht. Dies verbessert die Betriebsbereitschaft des Getriebes.
Vorzugsweise ergibt sich elektrischer Fahrbetriebsmodus durch Schließen des ersten Schaltelements. Die übrigen Schaltelemente sind dabei geöffnet. Da durch Schließen des ersten Schaltelements der Steg des zweiten Planetenradsatzes drehfest festgesetzt ist, der Rotor mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden ist, und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle ständig verbunden ist, befindet sich im elektrischen Fahrbetriebsmodus nur der als Minus-Radsatz ausgebildete zweite Planetenradsatz im Kraftfluss des Getriebes. Das Getriebe weist daher im elektrischen Fahrbetriebsmodus einen besonders guten mechanischen Wirkungsgrad auf. Dies ist insbesondere bei Verwendung des Getriebes im Fahrzeugantriebsstrang vorteilhaft, um das Fahrzeug rein elektrisch anzutreiben und dabei möglichst wenig Verlustleistung zu generieren. Dabei wird zudem keine Leistung auf die Antriebswelle übertragen. Eine Entkoppelung einer mit der Antriebswelle verbundenen Antriebsquelle ist daher nicht erforderlich.
Ein Überlagerungs-Betriebsmodus ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements. Die übrigen Schaltelemente sind dabei geöffnet. Dadurch kann die Abtriebsdrehzahl bei vorgegebener Drehzahl der Antriebswelle und Variation der Rotordrehzahl stufenlos verändert werden. Somit kann bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeugantriebsstrang auch ein Anfahrvorgang dargestellt werden, ohne ein Schaltelement des Getriebes als Anfahrelement im Schlupfbetrieb zu halten. Somit kann eine aufwändige Kühlung eines Anfahrelements entfallen.
Durch Schließen des zweiten Schaltelements und Offenhalten der übrigen Schaltelemente wird eine Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der elektrischen Maschine hergestellt, ohne auf die Abtriebswelle rückzuwirken. Dadurch wird bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeugantriebsstrang ein Standladebetriebsmodus bereitgestellt, bei dem die mit der Antriebswelle des Getriebes verbundene Antriebsquelle durch generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine einen Energiespeicher im Stillstand des Kraftfahrzeugs aufladen kann.
Vorzugsweise sind die Planetenradsätze in folgender axialen Reihenfolge entlang der Hauptachse des Getriebes angeordnet: erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau des Getriebes.
Gemäß einer Ausführungsform sind äußere Schnittstellen der Antriebswelle und der Abtriebswelle koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes angeordnet. Der erste Planetenradsatz ist dabei der äußeren Schnittstelle der Antriebswelle in axialer Richtung am nächsten. Somit wird ein sogenanntes Front-Längs-Getriebe gebildet, welches für die Anwendung in einem Front-Längs-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gut geeignet ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die äußeren Schnittstellen der Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial zueinander und am selben axialen Ende des Getriebes angeordnet. Die äußere Schnittstelle der Abtriebswelle weist dabei eine Verzahnung auf, welche mit einer Verzahnung einer zur Hauptachse des Getriebes achsparallelen Welle kämmt. Somit wird ein sogenanntes Front-Quer-Getriebe gebildet, welches für die Anwendung in einem Front-Quer-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gut geeignet ist. Der dritte Planetenradsatz ist dabei den äußeren Schnittstellen der Antriebswelle und Abtriebswelle in axialer Richtung am nächsten.
Vorzugsweise ist das erste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Klauen-Schaltelemente, zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus, wodurch die Reibungsverluste des Getriebes deutlich reduzierbar sind. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes weiter verbessert, besonders da das erste Schaltelement lediglich im ersten und zweiten Vorwärtsgang geschlossen ist. Das erste Schaltelement ist daher bei Betrieb des Getriebes in hohen Gängen, beispielsweise bei einer Autobahnfahrt, überwiegend geöffnet. Da das erste Schaltelement lediglich im ersten und zweiten Vorwärtsgang geschlossen ist, wird das 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 des Klauenschaltelements 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 erste Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang jedoch nie geschlossen, sondern lediglich geöffnet werden muss, besteht durch die Ausbildung des ersten Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement keine Einschränkung hinsichtlich der Schaltdauer.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkverbunden, welcher mit Rädern des Hybridfahrzeugs verbunden ist. Der Antriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Hybridfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Hybridfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Hybridfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Hybridfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.
Im Folgenden wird ein Anfahrvorgang des Hybridfahrzeugs im verbrennungsmotorischen oder hybridischen Betrieb mit einem solchen Antriebsstrang beschrieben. Ist das erste Schaltelement als kraftschlüssiges Schaltelement mit variabler Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet, beispielsweise als Lamellenkupplung, so dient das erste Schaltelement vorzugsweise als Anfahrelement. Für einen Vorwärts-Anfahrvorgang ist das vierte oder fünfte Schaltelement geschlossen, für einen Rückwärts-Anfahrvorgang ist das zweite Schaltelement geschlossen. Das erste Schaltelement wird dazu in einem Schlupfbetrieb betrieben, wodurch das von der Antriebswelle an die Abtriebswelle übertragene Anfahrmoment variiert werden kann. Ist das erste Schaltelement hingegen als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, so erfolgt ein Anfahrvorgang des Hybridfahrzeugs vorzugsweise durch Betrieb des Getriebes im Überlagerungs-Betriebsmodus.
Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
2 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes.
4 zeigt einen Antriebstrang eines Hybridfahrzeugs.
1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2, einen dritten Planetenradsatz P3, eine Antriebswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2, eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator S und einem drehbaren Rotor R, sowie fünf Schaltelemente auf, welche als erstes Schaltelement 06, zweites Schaltelement 15, drittes Schaltelement 16, viertes Schaltelement 45 und fünftes Schaltelement 46 bezeichnet sind.
Der erste Planetenradsatz P1 ist als Plusradsatz ausgebildet. Der zweite Planetenradsatz P2 ist als Minusradsatz ausgebildet. Der dritte Planetenradsatz P3 ist als Minusradsatz ausgebildet. Die Antriebswelle GW1 ist mit einem Sonnenrad E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Ein Steg E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und ein Hohlrad E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 sind mit der Abtriebswelle GW2 ständig verbunden. Ein Hohlrad E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit einem Hohlrad E33 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Der Rotor R der elektrischen Maschine EM ist mit einem Sonnenrad E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Ein Steg E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ist ständig drehfest festgesetzt, indem er mit einem Gehäuse GG oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G ständig verbunden ist.
Durch Schließen des ersten Schaltelements 06 ist ein Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements 15 ist die Antriebswelle GW1 mit dem Rotor R der elektrischen Maschine EM verbindbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements 16 ist die Antriebswelle GW1 mit dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements 45 ist ein Sonnenrad E11 des ersten Planetenradsatzes P1 mit dem Rotor R der elektrischen Maschine EM verbindbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements 46 ist das Sonnenrad E11 des ersten Planetenradsatzes P1 mit dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindbar. Die drei Planetenradsätze P1, P2, P3 sind axial zwischen äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1, beziehungsweise Abtriebswelle GW2 angeordnet. Die äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 sind an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes G angeordnet. Ein derartiges Getriebe G ist für die Anwendung in einem Front-Längs-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges geeignet.
Die fünf Schaltelemente 06, 15, 16, 45, 46 sind in 1 schematisch als kraftschlüssige Lamellenschaltelemente dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Eine Auswahl der Schaltelemente 06, 15, 16, 45, 46 kann auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere für das erste Schaltelement 06, welches sich besonders zur Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement eignet.
2 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches in seiner Kinematik identisch zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist. Das Getriebe G entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich durch die Anordnung der äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel. Die äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A sind nun am selben axialen Ende des Getriebes G angeordnet. An der äußeren Schnittstelle GW2-A ist eine nicht dargestellte Verzahnung ausgebildet, welche mit einer Verzahnung einer parallel zur Hauptachse des Getriebes G angeordneten Welle kämmt (nicht dargestellt). Dadurch ergibt sich ein Getriebe G welches für den Einsatz in einem Front-Quer-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet ist.
3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G, welches für sämtliche Ausführungsbeispiele gilt. In den Zeilen des Schaltschemas sind sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6, ein Rückwärtsgang R1, ein elektrischer Fahrbetriebsmodus E, ein Überlagerungs-Betriebsmodus EDA und ein Standladebetriebsmodus GEN angegeben. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X gekennzeichnet, welche Schaltelemente 06, 15, 16, 45, 46 in welchem Gang beziehungsweise Betriebsmodus geschlossen sind.
4 zeigt einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Der Antriebsstrang könnte mit jedem der angeführten Ausführungsbeispiele oder Ausführungsformen des Getriebes G ausgeführt sein. Der Antriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine VKM auf, die über einen Torsionsschwingungsdämpfer TS mit der Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden ist. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG antriebsverbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt.
Bezugszeichenliste

G: Getriebe
GG: Gehäuse
GW1: Antriebswelle
GW2: Abtriebswelle
P1: Erster Planetenradsatz
E11: Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
E21: Steg des ersten Planetenradsatzes
E31: Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
P2: Zweiter Planetenradsatz
E12: Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
E22: Steg des zweiten Planetenradsatzes
E32: Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
P3: Dritter Planetenradsatz
E13: Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
E23: Steg des dritten Planetenradsatzes
E33: Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
06: Erstes Schaltelement
15: Zweites Schaltelement
16: Drittes Schaltelement
45: Viertes Schaltelement
46: Fünftes Schaltelement
EM: Elektrische Maschine
R: Rotor der elektrischen Maschine
S: Stator der elektrischen Maschine
G1–G6: Erster bis sechster Vorwärtsgang
R1: Rückwärtsgang
E E: lektrischer Fahrbetriebsmodus
EDA: Überlagerungs-Betriebsmodus
GEN: Standladebetriebsmodus
VKM: Verbrennungskraftmaschine
DW: Räder
GW1-A: Äußere Schnittstelle der Antriebswelle
GW2-A: Äußere Schnittstelle der Abtriebswelle
AG: Achsgetriebe
TS: Torsionsschwingungsdämpfer

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

DE 102012212257 A1 [0003]

Claims

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz (P1, P2, P3), eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator (S) und einem drehbaren Rotor (R), sowie ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Schaltelement (06, 15, 16, 45, 46) aufweist, – wobei die Antriebswelle (GW1) mit einem Sonnenrad (E13) des als Minus-Radsatz ausgebildeten dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist, – wobei die Abtriebswelle (GW2) mit einem Steg (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) und mit einem Hohlrad (E32) des als Minus-Radsatz ausgebildeten zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist, – wobei ein Hohlrad (E31) des als Plus-Radsatz ausgebildeten ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem Hohlrad (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist, – wobei ein Steg (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig drehfest festgesetzt ist, – wobei der Rotor (R) der elektrischen Maschine (EM) mit einem Sonnenrad (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist, – wobei ein Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) durch Schließen des ersten Schaltelements (06) drehfest festsetzbar ist, – wobei die Antriebswelle (GW1) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) mit dem Rotor (R) und durch Schließen des dritten Schaltelements (16) mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, und – wobei ein Sonnenrad (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch Schließen des vierten Schaltelements (45) mit dem Rotor (R) und durch Schließen des fünften Schaltelements (46) mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (06, 15, 16, 45, 46) zumindest sechs Vorwärtsgänge (G1–G6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) darstellbar sind, wobei sich – der erste Vorwärtsgang (G1) durch Schließen des ersten Schaltelements (06) und des vierten Schaltelements (45), – der zweite Vorwärtsgang (G2) durch Schließen des ersten Schaltelements (06) und des fünften Schaltelements (46), – der dritte Vorwärtsgang (G3) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) und des fünften Schaltelements (46), – der vierte Vorwärtsgang (G4) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) und des vierten Schaltelements (45), – der fünfte Vorwärtsgang (G5) durch Schließen des dritten Schaltelements (16) und des vierten Schaltelements (45), und – der sechste Vorwärtsgang (G6) sich durch Schließen des dritten Schaltelements (16) und des zweiten Schaltelements (15) ergibt.
Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Rückwärtsgang (R1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des ersten Schaltelements (06) und des zweiten Schaltelements (15) ergibt.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein elektrischer Fahrbetriebsmodus (E) durch Schließen des ersten Schaltelements (06) und Offenhalten der übrigen vier Schaltelemente (15, 16, 45, 46) ergibt.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Überlagerungs-Betriebsmodus (EDA) durch Schließen des vierten Schaltelements (45) und Offenhalten der übrigen vier Schaltelemente (06, 15, 16, 46) ergibt, wobei die an der Abtriebswelle (GW2) anliegende Drehzahl bei vorgegebener Drehzahl der Antriebswelle (GW1) durch Variation der Drehzahl des Rotors (R) stufenlos veränderbar ist.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Standladebetriebsmodus (GEN) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) und Offenhalten der übrigen vier Schaltelemente (06, 16, 45, 46) ergibt.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (P1, P2, P3) in folgender axialer Reihenfolge angeordnet sind: erster Planetenradsatz (P1), zweiter Planetenradsatz (P2), dritter Planetenradsatz (P3).
Getriebe (G) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes (G) angeordnet sind, wobei von den drei Planetenradsätzen (P1, P2, P3) der erste Planetenradsatz (P1) den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle (GW1-A) der Antriebswelle (GW1) aufweist.
Getriebe (G) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander und am selben axialen Ende des Getriebes (G) angeordnet sind, wobei von den drei Planetenradsätzen (P1, P2, P3) der dritte Planetenradsatz (P3) den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle (GW1-A) der Antriebswelle (GW1) aufweist, und wobei die äußere Schnittstelle (GW2-A) der Abtriebswelle (GW2) eine Verzahnung aufweist, welche mit einer Verzahnung einer zur Hauptachse des Getriebes (G) achsparallel angeordneten Welle kämmt.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (06) als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement ausgebildet ist.
Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie ein mit Rädern (DW) des Hybridfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe (AG) aufweist, wobei die Antriebswelle (GW1) des Getriebes (G) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) drehelastisch verbunden ist und die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Achsgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (06) als kraftschlüssiges Schaltelement mit variabler Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet ist, wobei bei einem Anfahrvorgang des Hybridfahrzeugs im verbrennungsmotorischen oder hybridischen Betrieb für Vorwärtsfahrt das vierte oder fünfte Schaltelement (45, 46) und für Rückwärtsfahrt das zweite Schaltelement (15) geschlossen ist, und das erste Schaltelement (06) in einem Schlupfbetrieb betrieben wird.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (06) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, wobei ein Anfahrvorgang des Hybridfahrzeugs durch Betrieb des Getriebes (G) im Überlagerungs-Betriebsmodus (EDA) erfolgt.