DE102015211041A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe - Google Patents

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe Download PDF

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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
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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 ein fünf Schaltelemente (B1, K1, K2, K3, K4) aufweist, wobei durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (B1, K1, K2, K3, K4) sechs Vorwärtsgänge (V1–V6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, 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 EP 1 163 460 A1 der Anmelderin beschreibt ein solches Getriebe, welches drei Planetenradsätze und fünf Schaltelemente aufweist. Durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente sind sechs Vorwärtsgänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle schaltbar.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu dem im Stand der Technik bekannten Getriebe bereitzustellen, welches ebenso dazu imstande ist zumindest sechs Vorwärtsgänge zu schalten, sowie sich besonders zur Anwendung in einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eignet.
  • 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 drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor, 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.
  • Jeder der drei Planetenradsätze weist ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das erste Element wird stets durch das Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Bei einer Ausbildung als Minus-Radsatz wird das zweite Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes. Bei einer Ausbildung als Plus-Radsatz wird das zweite Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes. Der erste Planetenradsatz ist dabei stets als Minus-Radsatz ausgebildet.
  • Die Antriebswelle ist mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden. Die Abtriebswelle ist mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Der Rotor der elektrischen Maschine ist mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist ständig drehfest festgesetzt, indem es mit einem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes ständig verbunden ist. Das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden.
  • Durch Schließen des ersten Schaltelements ist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements sind zwei der drei Elemente des zweiten Planetenradsatzes, also zwei der Elemente Sonnenrad, Steg und Hohlrad, miteinander verbindbar. Das Schließen des vierten Schaltelements führt damit zum Verblocken des zweiten Planetenradsatzes. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbindbar.
  • Ein Getriebe mit dieser erfindungsgemäßen Zuordnung der einzelnen Getriebeelemente weist eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen sowie einen guten Verzahnungswirkungsgrad auf. Neben den für einen Hybridbetrieb eines Kraftfahrzeugs typischen Funktionen wie Boosten, Rekuperation oder elektrischem Antrieb ist durch die spezifische Anbindung des Rotors die Darstellung verschiedener Zusatzfunktionen möglich, beispielsweise eine Lastschalt-Unterstützung.
  • 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 zweiten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der fünfte Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten und des fünften Schaltelements gebildet. Der sechste Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten und des vierten 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 Offenhalten der übrigen Schaltelemente kann ein erster Gang zwischen dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle gebildet werden. In diesem ersten Gang ist ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs durch die elektrische Maschine des Getriebes möglich. Dabei wird kein Moment auf die Antriebswelle übertragen. Eine mit der Antriebswelle des Getriebes verbundene Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, wird im ersten Gang somit nicht mitgeschleppt. Eine sonst übliche Trennkupplung zwischen Antriebseinheit und Antriebswelle des Getriebes kann somit entfallen. Zudem befindet sich im ersten Gang nur der zweite Planetenradsatz im Leistungsfluss des Getriebes, wodurch sich ein guter mechanischer Wirkungsgrad ergibt.
  • Durch Schließen des vierten Schaltelements und Offenhalten der übrigen Schaltelemente kann ein zweiter Gang zwischen dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle gebildet werden. In diesem zweiten Gang ist ebenso ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs durch die elektrische Maschine des Getriebes möglich. Dabei wird kein Moment auf die Antriebswelle übertragen. Im zweiten Gang befindet sich nur der zweite Planetenradsatz im Leistungsfluss des Getriebes, wobei der zweite Planetenradsatz durch das geschlossene vierte Schaltelement verblockt ist. Die drei Elemente, also Sonnenrad, Steg und Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes weisen daher im zweiten Gang dieselbe Drehzahl auf. Dadurch entstehen keine Verluste durch den Verzahnungswiderstand des zweiten Planetenradsatzes. Der zweite Gang zeichnet sich daher durch einen besonders guten mechanischen Wirkungsgrad aus.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform sind äußere Schnittstellen der Antriebswelle und der Abtriebswelle koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes angeordnet. Die drei Planetenradsätze sind dabei axial hintereinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle aufweist. Die drei Planetenradsätze können dabei in folgenden axialen Reihenfolgen angeordnet sein: erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz; oder erster Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz. Eine solche Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind äußere Schnittstellen der Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial zueinander und am selben axialen Ende des Getriebes angeordnet. Die drei Planetenradsätze sind dabei axial hintereinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz den größten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle aufweist. Die drei Planetenradsätze können dabei in folgenden axialen Reihenfolgen angeordnet sein: erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz; oder erster Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz. Die äußere Schnittstelle der Abtriebswelle weist eine Verzahnung auf, welche mit einer Verzahnung einer zur Hauptachse des Getriebes achsparallel angeordneten Welle kämmt. Auf dieser Welle kann beispielsweise das Achsdifferential eines Antriebsstrangs angeordnet sein. Eine solche Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang.
  • Vorzugsweise ist das erste und/oder das zweite Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Beispielsweise kann das erste und/oder das zweite Schaltelement als Klauen-Schaltelement ausgeführt sein, welches auch ohne eine Synchronisiereinrichtung ausgebildet sein kann. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes weiter verbessert, besonders da das zweite Schaltelement lediglich im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist. Das zweite Schaltelement ist daher bei Betrieb des Getriebes überwiegend geöffnet.
  • Vorzugsweise sind das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement axial unmittelbar nebeneinander angeordnet. Da beide Schaltelemente mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden sind, kann durch diese Anordnung ein besonders kompakter Aufbau dieser Schaltelemente erzielt werden. Alternativ dazu kann das dritte Schaltelement zumindest abschnittsweise radial innerhalb des fünften Schaltelements angeordnet sein. Dadurch kann die axiale Baulänge des Getriebes reduziert werden. Dies ist insbesondere für Getriebe gemäß der zweiten Ausführungsform von Bedeutung, also für Getriebe für Kraftfahrzeuge mit quer zur Fahrtrichtung ausgerichtetem Antriebsstrang.
  • 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 Antriebseinheit durch generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine einen Energiespeicher im Stillstand des Kraftfahrzeugs aufladen kann. Vorzugsweise ist dabei eine Parksperre des Getriebes zu schließen, welche die Abtriebswelle drehfest festsetzt.
  • 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.
  • 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 schematisch ein Getriebe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 6 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 7 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines siebenten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 8 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 9 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 10 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 11 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines elften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 12 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 13 zeigt ein Schaltschema des Getriebes.
  • 14 zeigt einen Antriebsstrang 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 und einen dritten Planetenradsatz P3 auf, welche allesamt als Minus-Radsätze ausgebildet sind. Die drei Planetenradsätze P1, P2, P3 sind entlang einer Hauptachse des Getriebes G axial hintereinander angeordnet. Jeder der drei Planetenradsätze P1, P2, P3 weist ein erstes Element E11, E12, E13, ein zweites Element E21, E22, E23 und ein drittes Element E31, E32, E33 auf. Das erste Element E11, E12, E13 ist einem Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 zugeordnet. Das zweite Element E21, E22, E23 ist einem Steg des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 zugeordnet. Das dritte Element E31, E32, E33 ist einem Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2, P3 zugeordnet.
  • Der zweite Planetenradsatz P2 und/oder der dritte Planetenradsatz P3 kann auch als Plus-Radsatz ausgebildet sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Ausführungen nicht in den Figuren dargestellt. Wäre der zweite Planetenradsatz P2 als Plus-Radsatz ausgebildet, so wäre das zweite Element E22 dem Hohlrad und das dritte Element E32 dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 zugeordnet. Das erste Element E12 wäre weiterhin dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 zugeordnet. Dies kann in gleicher Weise auch auf den dritten Planetenradsatz P3 angewendet werden. Wird ein Minus-Radsatz durch einen Plus-Radsatz ersetzt, so muss der Betrag der Standgetriebeübersetzung dieses Planetenradsatzes um den Wert 1 erhöht werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen.
  • Das Getriebe G weist ferner eine Antriebswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2, sowie eine elektrische Maschine EM auf. Die elektrische Maschine EM umfasst einen drehfesten Stator S und einen drehbaren Rotor R. Die Antriebswelle GW1 ist mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig verbunden. Die Abtriebswelle GW2 ist mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Der Rotor R der elektrischen Maschine EM ist mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist ständig drehfest festgesetzt, indem es mit einem Gehäuse GG oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden ist.
  • Das Getriebe G weist ferner ein erstes Schaltelement B1, ein zweites Schaltelement K1, ein drittes Schaltelement K2, ein viertes Schaltelement K3 und ein fünftes Schaltelement K4 auf. Durch Schließen des ersten Schaltelements B1 wird das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest festgesetzt. Durch Schließen des zweiten Schaltelements K1 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Durch Schließen des dritten Schaltelements K2 wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle GW1 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 hergestellt. Durch Schließen des vierten Schaltelements K3 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E12 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Somit wird der zweite Planetenradsatz P2 durch Schließen des vierten Schaltelements K3 verblockt. Durch Schließen des fünften Schaltelements K4 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 und der Abtriebswelle GW2 hergestellt.
  • Die Antriebswelle GW1 und die Abtriebswelle GW2 sind koaxial zueinander angeordnet. Äußere Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 beziehungsweise der Abtriebswelle GW2 sind an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes G angeordnet. Ausgehend vom axialen Ende des Getriebes G, dem die äußere Schnittstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 zugeordnet ist, sind die drei Planetenradsätze P1, P2, P3 in folgender axialen Reihenfolge angeordnet: Erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3.
  • Das dritte Schaltelement K2 und das fünfte Schaltelement K4 sind axial unmittelbar nebeneinander angeordnet. Um die axiale Baulänge des Getriebes G zu reduzieren, ist es auch möglich das dritte Schaltelement K2 radial innerhalb des fünften Schaltelements K4 anzuordnen. Durch eine derartige radiale Schachtelung des dritten Schaltelements K2 und des fünften Schaltelements K4 kann die Baulänge des Getriebes G reduziert werden.
  • 2 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Getriebe G entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des vierten Schaltelements K3 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E22 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Da auch eine solche Anordnung des vierten Schaltelements K3 zu einem Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 führen kann, ist dieses Ausführungsbeispiel kinematisch gleichwertig zum ersten Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches im Wesentlichen den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen entspricht. Im Getriebe G gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des vierten Schaltelements K3 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E12 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt. Auch dieses dritte Ausführungsbeispiel ist kinematisch gleichwertig zu den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
  • 4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind die äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 beziehungsweise Abtriebswelle GW2 am selben axialen Ende des Getriebes G angeordnet. Ausgehend von diesem axialen Ende des Getriebes G sind die Planetenradsätze P1, P2, P3 in folgender axialen Reihenfolge angeordnet: Dritter Planetenradsatz P3, zweiter Planetenradsatz P2, erster Planetenradsatz P1. Die Anordnung des vierten Schaltelements K3 entspricht dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel.
  • 5 und 6 zeigen schematisch ein Getriebe G entsprechend eines fünften beziehungsweise eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel entsprechen. Lediglich die Position des vierten Schaltelements K3 ist in diesen Ausführungsbeispielen unterschiedlich, wobei sich die Kinematik des Getriebes G dadurch nicht ändert.
  • 7 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches durch die Anordnung der äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 beziehungsweise der Abtriebswelle GW2 an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes G gekennzeichnet ist. Im Unterschied zu den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen sind die Planetenradsätze P1, P2, P3 in folgender axialen Reihenfolge, ausgehend von der äußeren Schnittstelle GW1-A der Antriebswelle GW1, angeordnet: Erster Planetenradsatz P1, dritter Planetenradsatz P3, zweiter Planetenradsatz P2. Im Getriebe G entsprechend dem siebten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des vierten Schaltelements K3 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E12 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 hergestellt.
  • 8 und 9 zeigen schematisch ein Getriebe G entsprechend eines achten beziehungsweise eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche im Wesentlichen dem siebten Ausführungsbeispiel entsprechen. Lediglich die Position des vierten Schaltelements K3 wurde analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen variiert. Dabei zeichnet sich besonders das in 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel durch eine besonders kurze axiale Baulänge des Getriebes G aus.
  • 10 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches durch eine Anordnung der äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 am selben axialen Ende des Getriebes G gekennzeichnet ist. Ausgehend von diesem axialen Ende des Getriebes G sind die Planetenradsätze P1, P2, P3 in folgender axialen Reihenfolge angeordnet: Zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3, erster Planetenradsatz P1.
  • 11 und 12 zeigen schematisch ein Getriebe G entsprechend eines elften beziehungsweise eines zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurde darin lediglich die Anordnung des vierten Schaltelements K3 variiert. Die dadurch entstehenden Getriebe G sind kinematisch gleichwertig.
  • 13 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G, welches für sämtliche Ausführungsbeispiele gilt. In den Zeilen des Schaltschemas sind sechs Vorwärtsgänge V1 bis V6, sowie ein erster Gang E1 und ein zweiter Gang E2 angeführt. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X gekennzeichnet, welche Schaltelemente B1, K1, K2, K3, K4 in welchem Vorwärtsgang V1–V6 beziehungsweise Gang E1, E2 geschlossen sind. Die Vorwärtsgänge V1 bis V6 beziehen sich dabei auf Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2. Der erste Gang E1 und der zweite Gang E2 beziehen sich auf Übersetzungsverhältnisse zwischen dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2, welches mit dem Rotor R der elektrischen Maschine EM ständig verbunden ist, und der Abtriebswelle GW2. Das Getriebe G weist keinen mechanischen Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 auf. Bei Verwendung des Getriebes G im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs erfolgt die Darstellung eines Rückwärtsgangs durch den ersten Gang E1 oder durch den zweiten Gang E2, und Antrieb mittels der elektrischen Maschine EM.
  • 14 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. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 des Getriebes G anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt.
  • Bezugszeichen
    • G
      Getriebe
      GG
      Gehäuse
      GW1
      Antriebswelle
      GW2
      Abtriebswelle
      GW1-A
      Äußere Schnittstelle der Antriebswelle
      GW2-A
      Äußere Schnittstelle der 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
      B1
      Erstes Schaltelement
      K1
      Zweites Schaltelement
      K2
      Drittes Schaltelement
      K3
      Viertes Schaltelement
      K4
      Fünftes Schaltelement
      EM
      Elektrische Maschine
      R
      Rotor der elektrischen Maschine
      S
      Stator der elektrischen Maschine
      V1–V6
      Erster bis sechster Vorwärtsgang
      E1
      Erster Gang
      E2
      Zweiter Gang
      VKM
      Verbrennungskraftmaschine
      DW
      Räder
      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
    • EP 1163460 A1 [0002]

Claims (10)

  1. 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 drehbaren Rotor (R) und einem drehfesten Stator (S), sowie ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Schaltelement (B1, K1, K2, K3, K4) aufweist, wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3) je ein erstes Element (E11, E12, E13), ein zweites Element (E21, E22, E23) und ein drittes Element (E31, E32, E33) aufweisen, wobei das erste Element (E11, E12, E13) durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) gebildet ist, wobei das zweite Element (E21, E22, E23) im Falle eines Minus-Radsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Radsatzes durch ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) gebildet ist, wobei das dritte Element (E31, E32, E33) im Falle eines Minus-Radsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Radsatzes durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) gebildet ist, – wobei die Antriebswelle (GW1) mit dem zweiten Element (E21) des als Minus-Radsatz ausgebildeten ersten Planetenradsatzes (P1) ständig verbunden ist, – wobei die Abtriebswelle (GW2) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist, – wobei der Rotor (R) mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist, – wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig drehfest festgesetzt ist, – wobei das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem ersten Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist, – wobei das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist, – wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest festsetzbar ist, – wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (K1) das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, – wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (K2) die Antriebswelle (GW1) mit dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbindbar ist, – wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (K3) zwei der drei Elemente (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) miteinander verbindbar sind, und – wobei durch Schließen des fünften Schaltelements (K4) das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (B1, K1, K2, K3, K4) sechs Vorwärtsgänge (V1–V6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei sich – der erste Vorwärtsgang (V1) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) und des zweiten Schaltelements (K1), – der zweite Vorwärtsgang (V2) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) und des dritten Schaltelements (K2), – der dritte Vorwärtsgang (V3) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) und des fünften Schaltelements (K4), – der vierte Vorwärtsgang (V4) durch Schließen des dritten Schaltelements (K2) und des fünften Schaltelements (K4), – der fünfte Vorwärtsgang (V5) durch Schließen des vierten Schaltelements (K3) und des fünften Schaltelements (K4), und – der sechste Vorwärtsgang (V6) sich durch Schließen des dritten Schaltelements (K2) und des vierten Schaltelements (K3) ergibt.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) und Offenhalten der übrigen Schaltelemente (K1, K2, K3, K4) ein erster Gang (E1) zwischen dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und der Abtriebswelle (GW2) ergibt.
  4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Schließen des vierten Schaltelements (K3) und Offenhalten der übrigen Schaltelemente (B1, K1, K2, K4) ein zweiter Gang (E2) zwischen dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und der Abtriebswelle (GW2) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1) und der 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, wobei die drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) axial hintereinander in folgender Reihenfolge angeordnet sind: – erster Planetenradsatz (P1), zweiter Planetenradsatz (P2), dritter Planetenradsatz (P3), oder – erster Planetenradsatz (P1), dritter Planetenradsatz (P3), zweiter Planetenradsatz (P2).
  6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander und am selben axialen Ende des Getriebes (G) angeordnet sind, wobei von den drei Planetenradsätzen (P1, P2, P3) der erste Planetenradsatz (P1) den größten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle (GW1-A) der Antriebswelle (GW1) aufweist, wobei die drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) axial hintereinander in folgender Reihenfolge angeordnet sind: – erster Planetenradsatz (P1), zweiter Planetenradsatz (P2), dritter Planetenradsatz (P3), oder – erster Planetenradsatz (P1), dritter Planetenradsatz (P3), zweiter Planetenradsatz (P2).
  7. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Schaltelement (B1, K1) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (K2) und das fünfte Schaltelement (K4) axial unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
  9. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (K2) zumindest abschnittsweise radial innerhalb des fünften Schaltelement (K4) angeordnet ist.
  10. 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.
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WO2000057082A1 (de) * 1999-03-22 2000-09-28 Zf Friedrichshafen Ag Automatisch schaltbares kraftfahrzeuggetriebe
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