DE102016217248A1

DE102016217248A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016217248A1
Application number: DE102016217248.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Michael Wechs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN107806497A; CN107806497B; US10408309B2; US20180073610A1

Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), ein Planetenradsatzsystem (PS) sowie zumindest vier Schaltelemente (05, 06, 13, 14) aufweist, wobei das Planetenradsatzsystem (PS) ein erstes Sonnenrad (S1), ein zweites Sonnenrad (S2), einen Planetenträger (P), ein erstes Hohlrad (H1), ein zweites Hohlrad (H2), erste Planetenräder (R1) sowie zweite Planetenräder (R2) aufweist, wobei jedes der ersten Planetenräder (R1) mit dem ersten Sonnenrad (S1), mit dem ersten Hohlrad (H1) sowie mit einem der zweiten Planetenräder (R2) kämmt, wobei jedes der zweiten Planetenräder (R2) mit dem zweiten Sonnenrad (S2) sowie mit dem zweiten Hohlrad (H2) kämmt, wobei die ersten und zweiten Planetenräder (R1, R2) am Planetenträger (P) drehbar gelagert sind, wobei das erste Sonnenrad (S1) einen kleineren Wirkdurchmesser aufweist als das zweite Sonnenrad (S2), wobei das erste Hohlrad (H1) einen größeren Wirkdurchmesser aufweist als das zweite Hohlrad (H2), wobei die Abtriebswelle (GW2) mit dem ersten Hohlrad (H1) ständig verbunden ist, wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (05) das zweite Hohlrad (H2) drehfest festsetzbar ist, wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (13) die Antriebswelle (GW1) mit dem zweiten Sonnenrad (S2) verbindbar ist, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (14) die Antriebswelle (GW1) mit dem Planetenträger (P) verbindbar ist, wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (06) das erste Sonnenrad (S1) drehfest festsetzbar ist, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle 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 DE 10 2013 225 205 A1 der Anmelderin beschreibt ein Getriebe mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle einem Planetenradsatzsystem mit insgesamt fünf Wellen in Drehzahlordnung sowie vier Schaltelementen. Das Getriebe ist zur Bereitstellung von vier Vorwärtsgängen eingerichtet.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe mit vergleichbarem Bauaufwand bereitzustellen, welches zur Ausbildung von fünf Vorwärtsgängen geeignet ist.
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, ein Planetenradsatzsystem sowie zumindest ein erstes, zweites, drittes und viertes Schaltelement auf. Das Planetenradsatzsystem umfasst ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen Planetenträger, ein erstes Hohlrad, ein zweites Hohlrad, erste Planetenräder sowie zweite Planetenräder.
Jedes der ersten Planetenräder kämmt mit dem ersten Sonnenrad, mit dem ersten Hohlrad sowie mit einem der zweiten Planetenräder. Jedes der zweiten Planetenräder kämmt darüber hinaus mit dem zweiten Sonnenrad und mit dem zweiten Hohlrad. Die ersten und zweiten Planetenräder sind drehbar am Planetenträger gelagert. Das erste Sonnenrad weist einen kleineren Wirkdurchmesser als das zweite Sonnenrad auf. Das erste Hohlrad weist einen größeren Wirkdurchmesser als das zweite Hohlrad auf.
Die Abtriebswelle ist mit dem ersten Hohlrad ständig verbunden. Durch Schließen des ersten Schaltelements wird das zweite Hohlrad drehfest festgesetzt. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem zweiten Sonnenrad verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger verbindbar.
Erfindungsgemäß wird durch Schließen des zweiten Schaltelements das erste Sonnenrad drehfest festgesetzt. In anderen Worten dient das erste Sonnenrad nun nicht mehr der Anbindung einer elektrischen Maschine, sondern der Anbindung eines als Bremse wirkenden Schaltelements. Durch diese erfindungsgemäße Zuordnung des zweiten Schaltelements wird die Ausbildung von fünf Vorwärtsgängen zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle ermöglicht, wie nachfolgend erläutert wird.
Durch selektives paarweises Schließen der vier Schaltelemente sind fünf Vorwärtsgänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle darstellbar. Ein erster Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten und dritten Schaltelements. Ein zweiter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des zweiten und dritten Schaltelements. Ein dritter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des dritten und vierten Schaltelements. Ein vierter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des zweiten und vierten Schaltelements. Ein fünfter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten und vierten Schaltelements.
Vorzugsweise ist das Planetenradsatzsystem axial zwischen dem vierten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement angeordnet. Dadurch wird die Leistungsübertragung von der Abtriebswelle zu einem getriebe-internen oder getriebe-externen Differentialgetriebe erleichtert. Über das Differentialgetriebe kann die an der Abtriebswelle anliegende Leistung auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs verteilt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Getriebe ein Zusatzschaltelement auf. Durch Schließen des Zusatzschaltelements ist der Planetenträger drehfest festsetzbar. Das Zusatzschaltelement ermöglicht die Ausbildung eines zusätzlichen Vorwärtsganges mit besonders kurzer Übersetzung, und zwar durch Schließen des dritten Schaltelements und des Zusatzschaltelements.
Prinzipiell kann jedes der Schaltelemente als kraftschlüssiges oder als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Zusatzschaltelement als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Alternativ dazu kann das Zusatzschaltelement als ein kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet sein, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen.
Das Getriebe kann auch ein zweites Zusatzschaltelement aufweisen, durch dessen Schließen die Antriebswelle mit dem zweiten Hohlrad verbindbar ist. Das zweite Zusatzschaltelement ermöglicht die Ausbildung eines Rückwärtsgangs zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle, indem beide Zusatzschaltelemente geschlossen werden.
Vorzugsweise ist das zweite Zusatzschaltelement als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Alternativ dazu kann das zweite Zusatzschaltelement als ein kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet sein, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen.
Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert. Kraftschlüssige Schaltelemente mit belaglosen Reibflächen sind für hohe Flächenpressungen ausgelegt, und können daher mit kleiner Reibfläche und wenigen Lamellen ausgebildet werden. Dadurch können die Schleppverluste eines solchen Schaltelements reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Getriebe eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor auf, wobei der Rotor mit der Antriebswelle oder mit dem zweiten Sonnenrad ständig verbunden ist. Die ständige Verbindung kann auch über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe erfolgen, beispielsweise über einen Stirnradtrieb oder über einen Kettentrieb. Die elektrische Maschine kann dabei achsparallel zur Antriebswelle, bzw. erstem Sonnenrad angeordnet werden.
Durch die elektrische Maschine kann die Funktionalität des Getriebes erweitert werden, wodurch sich das Getriebe für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eignet. Die Anbindung des Rotors an die Antriebswelle erlaubt die Nutzung sämtlicher Gangstufen bei Antrieb des Hybridfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine. Die Anbindung des Rotors an das zweite Sonnenrad erlaubt einen Antrieb der Abtriebswelle mittels der elektrischen Maschine ohne Rückwirkung auf die Antriebswelle. Derartige E-Gangstufen sind durch Schließen des ersten oder zweiten Schaltelements möglich, oder auch durch Schließen des Zusatzschaltelements.
Die Anbindung des Rotors an das erste Sonnenrad ermöglicht beim alleinigen Schließen des vierten Schaltelements zudem einen leistungsverzweigten Betrieb zwischen Antriebswelle, Rotor und Abtriebswelle. Dadurch ist beispielweise ein Anfahrvorgang darstellbar.
Vorzugsweise weist das Getriebe eine Trennkupplung auf. Durch Schließen der Trennkupplung wird die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle des Getriebes verbunden. Die Anschlusswelle dient als Schnittstelle zu einer getriebe-externen Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Anschlusswelle zwei Abschnitte auf, welche durch zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer miteinander verbunden sind. Derart können von der getriebeexternen Antriebseinheit erzeugte Drehschwingungen zur Antriebswelle hin gedämpft werden.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über den optionalen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden, bzw. verbindbar sein kann. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem getriebe-internen oder getriebe-externen Differentialgetriebe antriebswirkverbunden, welches mit Rädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Weist das Getriebe die elektrische Maschine auf, so ermöglicht der Antriebsstrang mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug 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. Eine ständig drehfeste Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht und deren verbundene Elemente somit stets die gleiche Drehzahl aufweisen.
Unter dem Begriff „Schließen eines Schaltelements“ wird im Zusammenhang mit der Gangbildung ein Vorgang verstanden, bei dem das Schaltelement so angesteuert wird, dass es am Ende des Schließvorgangs ein hohes Maß an Drehmoment überträgt. Während formschlüssige Schaltelemente im „geschlossenen“ Zustand keine Differenzdrehzahl zulassen, ist bei kraftschlüssigen Schaltelementen im „geschlossenen“ Zustand die Ausbildung einer geringen Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften gewollt oder ungewollt möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein Schaltschema;
3 und 4 schematische Ansichten von Getriebe gemäß einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel;
5 ein Schaltschema;
6 und 7 schematische Ansichten von Getriebe gemäß einem vierten und fünften Ausführungsbeispiel;
8 ein Schaltschema;
9 eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
10 bis 13 schematische Ansichten zur Anbindung einer elektrischen Maschine;
14 eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel;
15 eine schematische Ansicht zur Anbindung einer elektrischen Maschine;
16 eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
17 eine schematische Ansicht zur Anbindung einer elektrischen Maschine;
18 ein Schaltschema; und
19 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Getriebe G weist eine Antriebswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2, ein Planetenradsatzsystem PS sowie ein erstes, zweites, drittes und viertes Schaltelement 05, 06, 13, 14 auf.
Das Planetenradsatzsystem PS weist ein erstes Sonnenrad S1, ein zweites Sonnenrad S2, einen Planetenträger P, ein erstes Hohlrad H1, ein zweites Hohlrad H2, erste Planetenräder R1 sowie zweite Planetenräder R2 auf. Jedes der ersten Planetenräder R1 kämmt mit dem ersten Sonnenrad S1, mit dem ersten Hohlrad H1 sowie mit einem der zweiten Planetenräder R2. Jedes der zweiten Planetenräder R2 kämmt mit dem zweiten Sonnenrad S2 sowie mit dem zweiten Hohlrad H2. Die ersten und zweiten Planetenräder R1, R2 sind am Planetenträger P drehbar gelagert. Das erste Sonnenrad S1 weist einen kleineren Wirkdurchmesser auf als das zweite Sonnenrad S2, während das erste Hohlrad H1 einen größeren Wirkdurchmesser aufweist als das zweite Hohlrad H2.
In anderen Worten wird das Planetenradsatzsystem PS funktional durch zwei Minus-Radsätze gebildet, wobei jedes Planetenrad des Radsatzes mit der größeren Standübersetzung als verlängertes Planetenrad ausgeführt wird und in den Radsatz mit der kleineren Standübersetzung hineinreicht, um mit einem Planetenrad des Radsatzes mit der größeren Standübersetzung zu kämmen. Der Radsatz mit der größeren Standübersetzung wird funktional durch das zweite Sonnenrad S2, die zweiten Planetenräder R2 und das zweite Hohlrad H2 gebildet. Der Radsatz mit der kleineren Standübersetzung wird funktional durch das erste Sonnenrad S1, die ersten Planetenräder R1 und das erste Hohlrad H1 gebildet. Der Planetenträger P ist funktional Bestandteil beider Radsätze.
Durch Schließen des ersten Schaltelements 05 ist das zweite Hohlrad H2 drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements 06 ist das erste Sonnenrad S1 drehfest festsetzbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements 13 ist die Antriebswelle GW1 mit dem zweiten Sonnenrad S2 verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements 14 ist die Antriebswelle GW1 mit dem Planetenträger P verbindbar. Die Abtriebswelle GW2 ist mit dem ersten Hohlrad H1 ständig verbunden.
Die Schaltelemente 05, 06, 13, 14 sind schematisch als kraftschlüssige Lamellenschaltelemente dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Jedes oder einzelne der Schaltelemente 05, 06, 13, 14 können alternativ als formschlüssiges Schaltelement oder als andersartig aufgebautes kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.
Das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist für den Einsatz in einem Front-Quer- oder Heck-Quer-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet. Die Abtriebswelle GW2 weist dazu eine geeignete Schnittstelle auf, welche zur Leistungsübertragung zu einem getriebe-internen oder getriebe-externen, in 1 nicht dargestellten Differentialgetriebe dient. Das Differentialgetriebe ist achsparallel zur Abtriebswelle GW2 anzuordnen. Die Leistungsübertragung erfolgt bevorzugt über einen ein oder mehrstufigen Stirntrieb oder über einen Kettentrieb.
Das dritte und vierte Schaltelement 13, 14 sind auf einer ersten Stirnseite des Planetenradsatzsystems PS angeordnet, während das zweite Schaltelement 06 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Planetenradsatzsystems PS angeordnet ist. Das erste Schaltelement 05 ist radial außerhalb des zweiten Hohlrads H2 angeordnet.
2 zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welches die Bildung von fünf Vorwärtsgängen 1 bis 5 zeigt. Durch ein X ist im Schaltschema gekennzeichnet, welche der Schaltelemente 05, 06, 13, 14 zur Bildung des jeweiligen Vorwärtsganges 1 bis 5 zu schließen sind.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Das Planetenradsatzsystem PS ist nun axial gespiegelt aufgebaut, sodass die Abtriebswelle GW2 axial näher zur Antriebsschnittstelle der Antriebswelle GW1 angeordnet ist. Die Schaltelemente 05, 06, 13, 14 sind entsprechend andersartig angeordnet. Die Bildung der Vorwärtsgänge 1 bis 5 ändert sich dadurch nicht.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Das Getriebe G weist nun ein Zusatzschaltelement 04 auf. Durch Schließen des Zusatzschaltelements 04 ist der Planetenträger P drehfest festsetzbar. Das Zusatzschaltelement 04 ist axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem zweiten Schaltelement 06 angeordnet.
5 zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Durch das Zusatzschaltelement 04 ist ein zusätzlicher Vorwärtsgang mit kurzer Übersetzung ausbildbar. Es stehen somit nun sechs Vorwärtsgänge 21 bis 26 zur Verfügung. Durch ein X ist im Schaltschema gekennzeichnet, welche der Schaltelemente 05, 06, 13, 14, 04 zur Bildung der jeweiligen Gangstufe 21 bis 26 zu schließen sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel entspricht. Lediglich das Zusatzschaltelement 04 wurde ergänzt. Die Gangbildung entspricht dem Schaltschema in 5.
Das Zusatzschaltelement 04 ist in 4 und 6 schematisch als kraftschlüssiges Lamellenschaltelement dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Das Zusatzschaltelement 04 kann auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Zusatzschaltelement 04 auf einem möglichst kleinen Durchmesser anzuordnen, um den Bauaufwand der formschlüssigen Verbindung gering zu halten.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Das Getriebe G weist nun zusätzlich zum Zusatzschaltelement 04 ein zweites Zusatzschaltelement 15 auf. Durch Schließen des zweiten Zusatzschaltelements 15 ist die Antriebswelle GW1 mit dem zweiten Hohlrad H2 verbindbar.
8 zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Durch das zweite Zusatzschaltelement 15 sind ein Rückwärtsgang R sowie ein siebenter Vorwärtsgang 27 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 darstellbar. Durch ein X ist im Schaltschema gekennzeichnet, welche der Schaltelemente 05, 06, 13, 14, 04, 15 zur Bildung der jeweiligen Gangstufen 21 bis 27, R zu schließen sind.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem in 6 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel entspricht. Lediglich das zweite Zusatzschaltelement 15 wurde ergänzt. Die Gangbildung entspricht dem Schaltschema in 8.
10 zeigt eine Variante zur Anbindung einer elektrischen Maschine EM an die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele Eins, Drei und Fünf des Getriebes G. Die elektrische Maschine EM weist einen drehfesten Stator und einen drehbaren Rotor auf, wobei der Rotor mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden ist. Die elektrische Maschine EM ist koaxial zur Antriebswelle GW1 angeordnet. Abschnittsweise radial innerhalb des Rotors ist eine Kupplung K0 angeordnet. Durch Schließen der Kupplung K0 wird die Antriebswelle GW1 mit einer Anschlusswelle AN des Getriebes G verbunden. Die Anschlusswelle AN weist eine Schnittstelle A auf, welche zur Drehmomentübertragung von einer nicht dargestellten getriebe-externen Antriebseinheit zur Anschlusswelle AN geeignet ist. Die Schnittstelle A kann beispielsweise als Steckverzahnung oder als Flansch ausgebildet sein.
11 zeigt eine weitere Variante zur Anbindung einer elektrischen Maschine EM an die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele Eins, Drei und Fünf des Getriebes G. Die elektrische Maschine EM ist nun achsparallel zur Antriebswelle GW1 angeordnet, und ist über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe ST mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden. Das zusätzliche Übersetzungsgetriebe ST ist als ein einstufiger Stirnradsatz ausgeführt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Das zusätzliche Übersetzungsgetriebe ST könnte auch als mehrstufiger Stirntrieb oder als Kettentrieb ausgebildet sein.
12 zeigt eine Variante zur Anbindung einer elektrischen Maschine EM an die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele Zwei, Vier und Sechs des Getriebes G, mit koaxialer elektrischen Maschine EM. 13 zeigt eine Variante zur Anbindung einer elektrischen Maschine EM an die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele Zwei, Vier und Sechs des Getriebes G mit achsparalleler elektrischer Maschine EM. Zur weiteren Erläuterung wird auf die Beschreibung zu 10 und 11 verwiesen.
14 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Das Getriebe G weist eine koaxial zur Antriebswelle GW1 angeordnete elektrische Maschine EM auf, welche mit dem zweiten Sonnenrad S2 ständig verbunden ist. Das zweite Schaltelement 06 ist dabei axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und der elektrischen Maschine EM angeordnet. Das Zusatzschaltelement 04 ist lediglich optional enthalten.
15 zeigt eine Variante des siebenten Ausführungsbeispiels, nun mit achsparallel angeordneter elektrischer Maschine EM. Die ständige Verbindung zum zweiten Sonnenrad S2 erfolgt nun über das Übersetzungsgetriebe ST, welches beispielhaft als einstufiger Stirnradsatz ausgebildet ist.
16 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel entspricht, ergänzt um eine mit dem zweiten Sonnenrad S2 ständig verbundene, koaxial zur Antriebswelle GW1 angeordnete elektrische Maschine EM. 17 zeigt eine entsprechende Variante mit achsparallel angeordneter elektrischer Maschine EM. Das Zusatzschaltelement 04 ist wiederrum lediglich optional enthalten.
18 zeigt ein Schaltschema für die Getriebe G gemäß dem siebenten und achten Ausführungsbeispiel. Durch die Anbindung der elektrischen Maschine EM an das zweite Sonnenrad S2 sind zusätzliche Betriebsmodi des Getriebes G möglich, darunter drei E-Gangstufen E1, E2, E3 und ein leistungsverzweigter Betriebsmodus EDA. In den E-Gangstufen E1, E2, E3 kann die elektrische Maschine EM die Abtriebswelle GW2 antreiben, ohne dabei die Antriebswelle GW1 anzutreiben. Im leistungsverzweigten Betriebsmodus EDA kann eine Leistungsverzweigung zwischen Antriebswelle GW1, Rotor der elektrischen Maschine EM und der Abtriebswelle GW2 erreicht werden. Durch ein X ist im Schaltschema gekennzeichnet, welche der Schaltelemente 04, 05, 06, 13, 14 zur Bildung der jeweiligen Gangstufe 21 bis 26, bzw. Betriebsmodi E1, E2, E3, EDA zu schließen sind.
19 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine Verbrennungskraftmaschine VM ist an die Schnittstelle A des Getriebes G drehfest angebunden. In der Anschlusswelle AN ist ein Torsionsschwingungsdämpfer TS integriert, welcher axial neben der Kupplung K0 angeordnet ist. Das in 19 dargestellte Getriebe G entspricht dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit integrierter elektrischer Maschine EM. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Die Verbrennungskraftmaschine VM könnte über den Torsionsschwingungsdämpfer TS auch direkt mit der Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden sein. Der Antriebsstrang könnte mit jedem der gegenständlichen Ausführungsbeispiele ausgeführt sein, mit oder ohne elektrische Maschine EM. Der Antriebsstrang könnte zusätzlich oder alternativ zur Kupplung K0 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler enthalten, welcher im Kraftfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine VM und der Antriebswelle GW1 des Getriebes G anzuordnen ist. Ein solcher Drehmomentwandler kann auch eine Überbrückungskupplung umfassen. Der Fachmann wird Anordnung und räumliche Lage der einzelnen Komponenten des Antriebsstranges je nach den äußeren Randbedingungen frei konfigurieren. Die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung wird über ein getriebe-internes Differentialgetriebe AG auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt.
Bezugszeichenliste

G: Getriebe
GG: Gehäuse
GW1: Antriebswelle
GW2: Abtriebswelle
PS: Planetenradsatzsystem
S1: Erstes Sonnenrad
S2: Zweites Sonnenrad
P: Planetenträger
H1: Erstes Hohlrad
H2: Zweites Hohlrad
R1: Erste Planetenräder
R2: Zweite Planetenräder
05: Erstes Schaltelement
06: Zweites Schaltelement
13: Drittes Schaltelement
14: Viertes Schaltelement
04: Zusatzschaltelement
15: Zweites Zusatzschaltelement
1–5: Erster bis fünfter Vorwärtsgang
21–27: Erster bis siebenter Vorwärtsgang
R: Rückwärtsgang
EM: Elektrische Maschine
ST: Übersetzungsgetriebe
E1: E-Gangstufe
E2: E-Gangstufe
E3: E-Gangstufe
EDA: Leistungsverzweigter Betriebsmodus
K0: Kupplung
AN: Anschlusswelle
A: Schnittstelle
TS: Torsionsschwingungsdämpfer
AG: Differentialgetriebe
VM: Verbrennungskraftmaschine
DW: Antriebsrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013225205 A1 [0002]

Claims

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), ein Planetenradsatzsystem (PS) sowie zumindest ein erstes, zweites, drittes und viertes Schaltelement (05, 06, 13, 14) aufweist, – wobei das Planetenradsatzsystem (PS) ein erstes Sonnenrad (S1), ein zweites Sonnenrad (S2), einen Planetenträger (P), ein erstes Hohlrad (H1), ein zweites Hohlrad (H2), erste Planetenräder (R1) sowie zweite Planetenräder (R2) aufweist, – wobei jedes der ersten Planetenräder (R1) mit dem ersten Sonnenrad (S1), mit dem ersten Hohlrad (H1) sowie mit einem der zweiten Planetenräder (R2) kämmt, – wobei jedes der zweiten Planetenräder (R2) mit dem zweiten Sonnenrad (S2) sowie mit dem zweiten Hohlrad (H2) kämmt, – wobei die ersten und zweiten Planetenräder (R1, R2) am Planetenträger (P) drehbar gelagert sind, – wobei das erste Sonnenrad (S1) einen kleineren Wirkdurchmesser aufweist als das zweite Sonnenrad (S2), – wobei das erste Hohlrad (H1) einen größeren Wirkdurchmesser aufweist als das zweite Hohlrad (H2), – wobei die Abtriebswelle (GW2) mit dem ersten Hohlrad (H1) ständig verbunden ist, – wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (05) das zweite Hohlrad (H2) drehfest festsetzbar ist, – wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (13) die Antriebswelle (GW1) mit dem zweiten Sonnenrad (S2) verbindbar ist, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (14) die Antriebswelle (GW1) mit dem Planetenträger (P) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – durch Schließen des zweiten Schaltelements (06) das erste Sonnenrad (S1) drehfest festsetzbar ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Schließen der vier Schaltelemente (05, 06, 13, 14) fünf Vorwärtsgänge (1 bis 5) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) darstellbar sind, wobei sich – ein erster Vorwärtsgang (1) durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements (05, 13), – ein zweiter Vorwärtsgang (2) durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements (06, 13), – ein dritter Vorwärtsgang (3) durch Schließen des dritten und vierten Schaltelements (13, 14), – ein vierter Vorwärtsgang (4) durch Schließen des zweiten und vierten Schaltelements (06, 14), und – ein fünfter Vorwärtsgang (5) sich durch Schließen des ersten und vierten Schaltelements (05, 14) ergibt.
Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenradsatzsystem (PS) axial zwischen dem vierten Schaltelement (14) und dem zweiten Schaltelement (06) angeordnet ist.
Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein Zusatzschaltelement (04) aufweist, wobei durch Schließen des Zusatzschaltelements (04) der Planetenträger (P) drehfest festsetzbar ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschaltelement (04) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist oder alternativ dazu als kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet ist, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen.
Getriebe (G) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein zweites Zusatzschaltelement (15) aufweist, wobei durch Schließen des zweiten Zusatzschaltelements (15) die Antriebswelle (GW1) mit dem zweiten Hohlrad (H2) verbindbar ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zusatzschaltelement (15) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist oder alternativ dazu als kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet ist, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor umfasst, wobei der Rotor mit der Antriebswelle (GW1) oder mit dem zweiten Sonnenrad (S2) ständig verbunden ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ständige Verbindung des Rotors (R) zu Antriebswelle (GW1) oder zweiten Sonnenrad (S2) über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe (ST) erfolgt.
Getriebe (G) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit dem zweiten Sonnenrad (S2) ständig verbunden ist, wobei durch Schließen des ersten oder zweiten Schaltelements (05, 06) je eine E-Gangstufe (E1, E2) zwischen Rotor und Abtriebswelle (GW2) bereitstellbar ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schließen des vierten Schalelements (14) ein leistungsverzweigter Betriebsmodus (EDA) zwischen Antriebswelle (GW1), Rotor und Abtriebswelle (GW2) bereitstellbar ist.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine Kupplung (K0) zwischen der Antriebswelle (GW1) und einer Anschlusswelle (AN) des Getriebes (G) aufweist, wobei die Anschlusswelle (AN) eine Schnittstelle (A) zu einer getriebe-externen Antriebseinheit aufweist.
Getriebe (G) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle (AN) zwei Abschnitte aufweist, welche durch zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) miteinander verbunden sind.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche.