DE102017216301A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), zwei Planetenradsätze (P1, P2) sowie zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5), wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine (EM) unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G) und Verfahren zum Betreiben derselbigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle über das erste Schaltelement mit einem Rotor der Elektromaschine verbindbar ist, welcher zudem mittels des zweiten Schaltelements mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung bringbar ist, und wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden sind.
  • Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
  • Aus der DE 10 2014 204 009 A1 geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, das sich aus zwei Planetenradsätzen und einer Elektromaschine zusammensetzt. Die beiden Planetenradsätze sind jeweils durch die Elemente Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad gebildet, wobei zudem insgesamt fünf Schaltelemente vorgesehen sind, über welche unterschiedliche Kraftflussführungen über die Planetenradsätze dargestellt werden können. So können mehrere Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes bei Antrieb über eine vorgeschaltete Antriebsmaschine sowie ein Gang bei Antrieb über die Elektromaschine realisiert werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug ist zudem Gegenstand von Anspruch 15. Des Weiteren haben die Ansprüche 16 bis 18 jeweils Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Des Weiteren kann die Antriebswelle über das erste Schaltelement mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden werden, welcher zudem mittels des zweiten Schaltelements mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Zudem sind das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer Welle zu verstehen, die auf dieser Achse liegt.
  • Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle bevorzugt axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes oder axial zwischen den Planetenradsätzen liegt. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, welches über das dritte Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden kann. Ferner kann die Abtriebswelle mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden, wohingegen bei dem ersten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem Rotor der Elektromaschine, eine zweite Koppelung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle, sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement besteht. Von diesen Koppelungen liegen zwei Koppelungen als permanente Verbindungen vor, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine Verbindung mittels des fünften Schaltelements hergestellt werden kann.
  • Mit anderen Worten ist also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Zudem sind das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes permanent drehfest miteinander verbunden.
  • Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird der Rotor der Elektromaschine mit der Antriebswelle gekoppelt, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand den Rotor der Elektromaschine mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet. Das Schließen des dritten Schaltelements hat eine drehfeste Verbindung des dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle zur Folge und verbindet dementsprechend auch die Antriebswelle und die Abtriebswelle drehfest miteinander. Die Abtriebswelle wird zudem durch Schließen des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht.
  • Im Falle des ersten Planetenradsatzes gibt es bei dem erfindungsgemäßen Getriebe drei Koppelungen der Elemente des ersten Planetenradsatzes. So ist eine erste Koppelung in Form des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem Rotor der Elektromaschine vorhanden, während im Falle des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes eine zweite Koppelung zur Abtriebswelle besteht. Eine dritte Koppelung ist dann in Form des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement vorhanden. Zwei der drei vorgenannten Koppelungen sind dabei als permanente Verbindungen realisiert, während die jeweils noch verbleibende Koppelung als Verbindung vorliegt, die erst durch Schließen des fünften Schaltelements hergestellt wird.
  • Unter einer „Koppelung“ ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zu verstehen, die entweder als permanente Verbindung besteht oder aber erst durch Betätigen eines jeweiligen Schaltelements hergestellt wird.
  • Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Getriebes ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
  • Bei Komponenten des Getriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
  • Ein Festsetzen erfolgt insbesondere durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement.
  • Bei dem Getriebe liegen das erste, das zweite, das dritte und das vierte Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen rotierbaren Komponenten des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden. Das fünfte Schaltelement kann, je nach herzustellender Verbindung, entweder als Kupplung oder auch als Bremse ausgeführt sein, welche die jeweiligen Komponenten bei Betätigung abbremst und stillsetzt.
  • Antriebsseitig kann zudem eine Trennkupplung vorgesehen sein, die im betätigten Zustand die Antriebswelle drehfest mit einer Anschlusswelle verbindet, welche wiederum mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Diese Trennkupplung kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Reibungskupplung vor.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Entsprechend einer ersten Variante der Erfindung ist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt, wohingegen das erste Element des ersten Planetenradsatzes durch Betätigen des fünften Schaltelements mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden werden kann. In diesem Fall ist also das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, während das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und damit auch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes permanent stillgesetzt sind. Dagegen wird das erste Element des zweiten Planetenradsatzes erst durch Schließen des fünften Schaltelements mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt. Das fünfte Schaltelement liegt in diesem Fall also als Kupplung vor, welche im geschlossenen Zustand die Verbindung zwischen dem Rotor und dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes herstellt.
  • Gemäß einer hierzu alternativen zweiten Variante der Erfindung ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt, wohingegen das zweite Element durch Betätigen des fünften Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden kann. Auch bei dieser Variante ist also das dritte Element des ersten Planetenradsatzes permanent stillgesetzt, so dass auch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig an einer Drehbewegung gehindert ist. Zudem steht das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Verbindung, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes erst durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle verbunden wird. Das fünfte Schaltelement ist dabei als Kupplung ausgeführt.
  • Bei den beiden vorgenannten Varianten eines erfindungsgemäßen Getriebes können vier Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch selektives Schließen von je zwei Schaltelementen realisiert werden. Hierbei ergibt sich ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements, während ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements darstellbar ist. Ferner kann ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des vierten Schaltelements geschaltet werden. Darüber hinaus kann der dritte Gang auch in einer zweiten Variante durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelement sowie in einer dritten Variante durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements geschaltet werden. Des Weiteren ergibt sich ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des dritten Schaltelements. Zudem kann der vierte Gang in einer zweiten Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements sowie in einer dritten Variante durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements geschaltet werden.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Gänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei, mit Ausnahme von Varianten des dritten und des vierten Ganges, stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Gang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Ganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
  • Entsprechend einer zu den beiden vorgenannten Varianten alternativen, dritten Variante der Erfindung ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das dritte Element des ersten Planetenradsatzes durch Betätigen des fünften Schaltelements festgesetzt werden kann. In diesem Fall ist also das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt, während das zweite Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Hingegen wird das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und damit auch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes erst durch Schließen des fünften Schaltelements festgesetzt und in der Folge an einer Drehbewegung gehindert. Bei dieser Variante ist das fünfte Schaltelement also als Bremse ausgeführt.
  • In Weiterbildung der vorgenannten dritten Variante ist zudem ein sechstes Schaltelement vorgesehen, über welches das dritte Element des ersten Planetenradsatzes außerdem mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt werden kann. Mit anderen Worten wird in diesem Fall ein zusätzliches, sechstes Schaltelement vorgesehen, das im geschlossenen Zustand eine Verbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem Rotor der Elektromaschine herstellt, so dass in diesem Fall auch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem Rotor gekoppelt ist. Dieses sechste Schaltelement ist dabei dann als Kupplung ausgeführt.
  • Auch bei der dritten Variante sowie der Weiterbildung dieser Variante lassen sich vier Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch selektives paarweisendes Schließen der Schaltelemente verwirklichen. So kann ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements dargestellt, während sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements ergibt. Ferner kann ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des vierten und des fünften Schaltelements geschaltet werden. Des Weiteren ergibt sich ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements. Zudem kann der vierte Gang in einer zweiten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements, in einer vierten Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements, in einer fünften Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements, in einer sechsten Variante durch Schließen des ersten und des zweiten Schaltelements sowie in einer siebten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements geschaltet werden.
  • Auch hier kann bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert werden. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Gänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei, mit Ausnahme von Varianten des vierten Ganges, stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Gang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Ganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung der Elektromaschine in dem Getriebe ist vorteilhaft, da sich hierdurch unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen lassen.
  • So kann bei allen vorgenannten Varianten als ein Betriebsmodus ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle durch Schließen des fünften Schaltelements dargestellt werden, wodurch über den ersten Planetenradsatz eine Verbindung der Elektromaschine mit der Abtriebswelle mit einer konstanten Übersetzung stattfindet. Da für die zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Gänge das Schließen von je zwei Schaltelementen notwendig ist, ist hierbei die vorgeschaltete Antriebsmaschine nicht angekoppelt. In dem ersten Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und Abtriebswelle kann eine Vorwärts- und auch eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges realisiert werden, je nachdem, welche Drehrichtung über die Elektromaschine eingeleitet wird.
  • Ausgehend vom rein elektrischen Betrieb kann zudem in allen Varianten die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen ersten Gang und den zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen zweiten Gang zugestartet werden. Bei der ersten und der zweiten Variante der Erfindung kann zudem ein Zustarten der Antriebsmaschine in die dritte Variante des zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen dritten Ganges und die dritte Variante des vierten zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges erfolgen. Hingegen kann bei der dritten Variante der Erfindung sowie deren Weiterbildung die Antriebsmaschine jeweils in den dritten zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Gang sowie in die erste Variante des vierten zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges zugestartet werden. Ein Zustarten ist dabei möglich, da das fünfte Schaltelement an jedem dieser Gänge beteiligt ist. Insofern kann ein Zustarten auf einfache Art und Weise stattfinden.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann bei allen vorgenannten Varianten zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das erste Schaltelement geschlossen und damit eine Verbindung der Antriebswelle mit der Elektromaschine und damit auch der vorgeschalteten Antriebsmaschine mit der Elektromaschine hergestellt wird. Gleichzeitig ist dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden. Der Ladebetrieb und der Startbetrieb können alternativ dazu aber auch durch Schließen des zweiten Schaltelements verwirklicht werden, wodurch die Elektromaschine und die Antriebswelle indirekt drehfest miteinander verbunden werden.
  • Da die Elektromaschine im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, können bei allen vorgenannten Varianten zudem Lastschaltungen verwirklicht werden, da im Zuge der Schaltungen jeweils ein Abstützen über die Elektromaschine stattfinden kann. Dabei kann die Synchronisation des bei einer Schaltung zu schließenden Schaltelements durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine oder durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem eine Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden.
  • Konkret können bei der ersten und auch der zweiten Variante der Erfindung Lastschaltungen zwischen dem ersten und dem zweiten Gang, zwischen dem zweiten Gang und der dritten Variante des dritten Ganges sowie zwischen der dritten Variante des dritten Ganges und der dritten Variante des vierten Ganges verwirklicht werden. Bei der dritten Variante der Erfindung sowie deren Weiterbildung können hingegen Lastschaltungen zwischen dem ersten und dem zweiten Gang, zwischen dem zweiten und dem dritten Gang sowie zwischen dem dritten Gang und der ersten Variante des vierten Ganges realisiert werden. Im Rahmen der Erfindung ist es zudem denkbar, zur Unterstützung der Synchronisation optional eine weitere Elektromaschine zu verwenden, die direkt oder auch indirekt mit der Antriebswelle wirkverbunden ist.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann bei der ersten und auch der zweiten Variante der Erfindung zunächst hybridisch in der dritten Variante des vierten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das fünfte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der dritten Variante des vierten Ganges in die erste Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der dritten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, fünfte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, erste Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt. Ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle antriebsseitig mit einer Anschlusswelle verbunden werden kann, kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine zudem in der ersten Variante des vierten Ganges abgekoppelt werden. Letzteres ist sinnvoll, wenn auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein Rekuperieren über die Elektromaschine erfolgen soll und dabei die Antriebsmaschine abzukoppeln und abzuschalten ist.
  • Bei der dritten Variante der Erfindung und auch deren Weiterbildung kann eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine hingegen erreicht werden, indem zunächst hybridisch in der ersten Variante des vierten Ganges gefahren wird, wozu entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang zunächst das fünfte Schaltelement geschlossen bleibt. Um nun die Drehzahlabsenkung herbeizuführen, wird von der ersten Variante des vierten Ganges in die zweite Variante des vierten Ganges umgeschaltet, wobei über die vorgeschaltete Antriebsmaschine dabei die Zugkraft erhalten wird. Dabei wird zunächst das lastfreie, fünfte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, erste Schaltelement geschlossen, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt. Falls zudem eine Trennkupplung zwischen Getriebe und Antriebsmaschine vorgesehen ist, kann die Antriebsmaschine dabei in der zweiten Variante des vierten Ganges abgekoppelt werden, um auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein Rekuperieren über die Elektromaschine zu realisieren.
  • Bei der Weiterbildung der dritten Variante der Erfindung kann alternativ zu dem unmittelbar vorstehend Beschriebenen für die Drehzahlabsenkung auch eine Umschaltung von der ersten Variante des vierten Ganges in die achte Variante des vierten Ganges vollzogen werden. In diesem Fall wird bei Erhaltung der Zugkraft über die Antriebsmaschine zunächst das lastfreie, fünfte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, sechste Schaltelement eingelegt, wobei auch hier eine Drehzahlanpassung durch Drehzahlregelung mit der Elektromaschine erfolgt. Diese Variante hat zusätzlich den Vorteil, dass keine zwischenliegende Trennkupplung notwendig ist, um die Antriebsmaschine abzukoppeln, da eine Abkoppelung durch Öffnen des dritten Schaltelements herbeigeführt werden kann.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann bei der dritten Variante der Erfindung und auch deren Weiterbildung zudem ein Anfahrmodus für Vorwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle und damit die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dazu wird das zweite Schaltelement geschlossen, so dass die Antriebsmaschine über das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes eintreibt und gleichzeitig die Elektromaschine sowohl am ersten Element des ersten Planetenradsatzes als auch am zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes abstützt, während ein Abtrieb über das zweite Element des ersten Planetenradsatzes erfolgt. Durch Abstützen des Drehmoments über die Elektromaschine kann dabei ein Anfahren für Vorwärtsfahrt verwirklicht werden.
  • Ebenso kann auch ein Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle damit die vorgeschaltete Antriebsmaschine verwirklicht werden, wobei dazu das vierte Schaltelement zu schließen ist. Konkret treibt dabei die Antriebsmaschine über das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein, wobei die Elektromaschine am ersten Element des ersten Planetenradsatzes abstützt, während ein Abtrieb gemeinsam über das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes stattfindet. Im Zuge des Abstützens des Drehmoments über die Elektromaschine lässt sich dadurch ein Anfahren für Rückwärtsfahrt darstellen.
  • Schließlich kann noch bei der Weiterbildung der dritten Variante der Erfindung ein zweiter Gang zwischen Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle dargestellt werden. Dazu ist das sechste Schaltelement zu schließen, was eine drehfeste Verbindung des ersten Elements und des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes und damit dessen Verblocken nach sich zieht. Dadurch ist auch der Rotor der Elektromaschine direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt, so dass ein Antrieb über die Elektromaschine und damit ein rein elektrisches Fahren darstellbar ist. Ein Übersetzungsverhältnis des zweiten Ganges zwischen dem Rotor der Elektromaschine und Abtriebswelle entspricht dabei einem Übersetzungsverhältnis des vierten Ganges zwischen An-und Abtriebswelle. Zudem kann aus dem zweiten Gang ein Zustarten der Antriebsmaschine in die achte Variante, die neunte Variante, die zehnte Variante und auch die elfte Variante des zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen vierten Ganges vollzogen werden, da an diesen jeweils auch das sechste Schaltelement beteiligt ist.
  • Unter einer „Verbindung“ oder auch einer „Koppelung“ des Rotors der Elektromaschine mit der jeweiligen Komponente des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine Koppelung zwischen diesen zu verstehen, so dass dann zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente eine gleiche Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Diese Verbindung bzw. Koppelung wird dabei durch Schließen des entsprechenden Schaltelements herbeigeführt. Dabei kann die Elektromaschine entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit der Komponente verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt werden, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenradstufe ausgeführt sein.
  • Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu den Planetenradsätzen vorgesehen, so erfolgt eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können hierbei auch im Einzelnen entweder als Stirnradstufe oder als Planetenstufe realisiert sein. Bei einem Zugmitteltrieb kann es sich entweder um einen Riemen- oder einen Kettentrieb handeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist genau eine Elektromaschine vorgesehen, welche zum Antrieb der Abtriebswelle eingerichtet ist. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Getriebe also lediglich eine Elektromaschine auf, die auch als Antrieb der Abtriebswelle fungieren kann, wobei diese dann eben über das jeweilige Schaltelement eingebunden werden kann bzw. permanent mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass somit ein kompakter Aufbau und ein niedriger Herstellungsaufwand des Getriebes verwirklicht werden kann.
  • Alternativ dazu kann eine zweite Elektromaschine vorgesehen sein, deren Rotor mit der Antriebswelle ständig verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Funktionalität des Getriebes weiter erhöht werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein oder sind mehrere Schaltelemente jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert. Hierbei ist das jeweilige Schaltelement bevorzugt entweder als Klauenschaltelement oder als Sperrsynchronisation ausgeführt. Formschlüssige Schaltelemente haben gegenüber kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringerer Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht sein, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen.
  • Die beiden Planetenradsätze können im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetenradsätze vorliegen, wobei es sich bei einem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei einem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei einem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt. Ein Minus-Planetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.
  • Alternativ dazu könnten aber einer oder auch beide Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der jeweiligen Elemente zulässt, als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren. Besonders bevorzugt ist aber der erste Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während der zweite Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz vorliegt.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei Schaltelemente zu je einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem je ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement oder das andere Schaltelement des jeweiligen Schaltelementpaares betätigt werden kann. Dies ist dabei bei Schaltelementen des Getriebes realisiert, die eine gemeinsame Welle aufweisen und nicht gleichzeitig in einem Gang betätigt sind, und hat den Vorteil, dass dadurch die Anzahl an Betätigungselementen reduziert und damit der Herstellungsaufwand vermindert werden kann.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung des Getriebes können dabei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement und/oder das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement paarweise zusammengefasst sein und über je ein gemeinsames Betätigungselement verfügen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybridfahrzeug und ist dann zwischen einer insbesondere als Verbrennungskraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt;
    • 2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 4 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 und 3;
    • 5 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
    • 6 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 5;
    • 7 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 8 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 7;
    • 9 eine schematische Darstellung einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2, 3, 5 und 7; und
    • 10 eine schematische Ansicht einer weiteren Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2, 3, 5 und 7.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges eines Hybridfahrzeuges, wobei in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Getriebes G zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Getriebe G und auch das Differentialgetriebe AG quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
  • Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, setzt sich das Getriebe G aus einem Radsatz RS und der Elektromaschine EM zusammen, die gemeinsam in dem Gehäuse des Getriebes G zusammengefasst sind. Der Radsatz RS umfasst zwei Planetenradsätze P1 und P2, wobei jeder der Planetenradsätze P1 und P2 je ein erstes Element E11 bzw. E12, je ein zweites Element E21 bzw. E22 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 gebildet, während das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 als Hohlrad und das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 als Planetensteg vorliegt. Hingegen ist bei dem zweiten Planetenradsatz P2 das zweite Element E22 als Planetensteg und das dritte Element E32 als Hohlrad realisiert.
  • Im vorliegenden Fall ist also der erste Planetenradsatz P1 als Plus-Planetensatz realisiert, bei welchem der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar führt, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen. Der zweite Planetenradsatz P2 liegt hingegen als Minus-Planetensatz vor, dessen Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz P1 mehrere Planetenradpaare und auch bei dem zweiten Planetenradsatz P2 mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Sofern es die Anbindung zulässt, könnte der erste Planetenradsatz P1 aber auch als Minus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei für die Überführung in einen Minus-Planetensatz im Vergleich zu der Ausführung als Plus-Planetensatz das zweite Element E21 durch den Planetensteg und das dritte Element E31 durch das Hohlrad zu bilden ist. Zudem ist eine Standübersetzung um eins zu reduzieren. Ebenso könnte der zweite Planetenradsatz P2 auch als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, sofern es die Anbindung ermöglicht, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das zweite Element E22 durch das Hohlrad und das dritte Element E32 durch den Planetensteg gebildet und zudem eine Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements K1, eines zweiten Schaltelements K2, eines dritten Schaltelements K3, eines vierten Schaltelements K4 und eines fünften Schaltelements K5. Dabei sind die Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und K5 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind das erste Schaltelement K1, das zweite Schaltelement K2, das dritte Schaltelement K3, das vierte Schaltelement K4 und das fünfte Schaltelement K5 vorliegend als Kupplungen gestaltet.
  • Eine Antriebswelle GW1 des Getriebes G ist drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und kann über das erste Schaltelement K1 drehfest mit einem Rotor R der Elektromaschine EM in Verbindung gebracht werden. Die Elektromaschine EM ist dabei koaxial zu dem Radsatz RS und damit auch den beiden Planetenradsätzen P1 und P2 platziert, wobei ein Stator S dabei an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt ist, bei welchem es sich um das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses des Getriebes G handeln kann.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, kann der Rotor R der Elektromaschine EM außerdem noch durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden sowie durch betätigen des fünften Schaltelements K5 drehfest mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 in Verbindung gebracht werden. Ferner sind das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander verbunden und gemeinsam am drehfesten Bauelement GG festgesetzt. Insofern sind das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent an einer Drehbewegung gehindert. Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 steht ständig drehfest mit einer Abtriebswelle GW2 des Getriebes G in Verbindung, die über das dritte Schaltelement K3 drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit auch der Antriebswelle GW1 verbunden werden kann. Darüber hinaus kann die Abtriebswelle GW2 noch mittels des vierten Schaltelements K4 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung gebracht werden.
  • Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GW2 bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GW2-A aus, wobei die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM dient, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GW2-A mit dem nachfolgenden Differentialgetriebe AG verbunden ist. Die Anschlussstellen GW1-A der Antriebswelle GW1 ist dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet, während die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 in einer Radebene des ersten Planetenradsatzes P1 liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Die beiden Planetenradsätze P1 und P2 sind auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1 und zweiter Planetenradsatz P2 angeordnet.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht sind das erste Schaltelement K1, das zweite Schaltelement K2 und das fünfte Schaltelement K5 axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen, wohingegen das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 liegen. Das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 sind dabei axial unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet und weisen ein gemeinsames - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das erste Schaltelement K1 oder das zweite Schaltelement K2 betätigt werden kann. Insofern sind das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst.
  • Das dritte Schaltelement K3 ist axial zwischen dem vierten Schaltelement K4 und dem zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen, wobei auch hier das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 axial unmittelbar nebeneinanderliegen. Zudem sind auch das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem ein - ebenfalls nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement vorgesehen ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das dritte Schaltelement K3 oder das vierte Schaltelement K4 betätigt werden kann.
  • Die Elektromaschine EM ist an demselben axialen Ende wie die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 vorgesehen.
  • Zudem geht aus 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 nun ständig drehfest mit dem Rotor R der Elektromaschine EM verbunden ist, während das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 erst durch Schließen eines fünften Schaltelements K5 drehfest mit der Abtriebswelle GW2 verbunden wird. Das fünfte Schaltelement K5, welches ebenfalls wieder als Kupplung gestaltet ist, ist dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem vierten Schaltelement K4 vorgesehen. Ferner ist die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 axial zwischen dem fünften Schaltelement K5 und dem vierten Schaltelement K4 angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform aus 3 der vorhergehenden Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 4 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 und 3 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 jeweils insgesamt vier Gänge 1 bis 4.3 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und K5 in welchem der Gänge 1 bis 4.3 jeweils geschlossen ist. In jedem der Gänge 1 bis 4.3 sind dabei jeweils zwei der Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und K5 geschlossen.
  • Wie in 4 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des fünften Schaltelements K5 geschaltet, wobei hiervon ausgehend ein zweiter zwischen Antriebswelle GW 1 und Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang 2 gebildet wird, indem das zweite Schaltelement K2 geöffnet und das erste Schaltelement K1 geschlossen wird. Des Weiteren kann dann in eine erste Variante 3.1 eines dritten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges geschaltet werden, indem das fünfte Schaltelement K5 geöffnet und im Folgenden das vierte Schaltelement K4 geschlossen wird. Der dritte Gang kann zudem in einer zweiten Variante 3.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements K4 sowie in einer dritten Variante 3.3 durch Schließen des vierten Schaltelements K4 und des fünften Schaltelements K5 dargestellt werden.
  • Des Weiteren ergibt sich ein vierter zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements K3, wobei der vierte Gang noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des dritten Schaltelements K3 sowie in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements K 5 dargestellt werden kann.
  • Obwohl die Schaltelemente K1, K2, K3, K4 und K5 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, dem zweiten Gang 2 und der dritten Variante 3.3 des dritten Ganges sowie der dritten Variante 3.3 des dritten Ganges und der dritten Variante 4.3 des vierten Ganges unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das fünfte Schaltelement K5 an allen diesen Gängen beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb über die Elektromaschine EM gestützt werden kann, die ja im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements K5 über den ersten Planetenradsatz P1 mit der Abtriebswelle GW2 gekoppelt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelements lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Die Getriebe G der 2 und 3 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E1 stattfinden, welcher zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GW2 wirksam ist und zu dessen Darstellung das fünfte Schaltelement K5 in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist, wie aus 4 hervorgeht. Denn im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements K5 ist die Elektromaschine EM mit einer konstanten Übersetzung mit der Abtriebswelle GW2 verbunden, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 der Übersetzung des zweiten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges 2 entspricht.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in einen der Gänge 1, 2, 3.3 und 4.3 vorgenommen werden, da ja auch in jedem dieser Gänge jeweils das fünfte Schaltelement K5 geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des ersten Schaltelements K1 eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements K1 ist die Elektromaschine EM mit der Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GW2, wobei die Antriebswelle GW1 und der Rotor R dabei unter gleicher Drehzahl laufen. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Verbrennungskraftmaschine VKM geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine EM ein Starten der Verbrennungskraftmaschine VKM über die Elektromaschine EM realisierbar ist. Dies lässt sich auch in analoger Weise durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 verwirklichen, wobei der Rotor R in diesem Fall langsamer läuft als die Antriebswelle GW1.
  • Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren im vierten Gang 4.3. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der dritten Variante 4.3 des vierten Ganges in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM. Dazu wird das dann lastfreie, fünfte Schaltelement K5 ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, erste Schaltelement K1 eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Ferner zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform entspricht wieder weitestgehend der Variante aus 2, wobei aber im Unterschied dazu nun das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig drehfest mit dem Rotor R der Elektromaschine EM verbunden ist, wohingegen das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 erst durch Betätigen eines fünften Schaltelements B1 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden. Das ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement und dabei insbesondere als Klauenschaltelement vorliegende Schaltelement B1 ist insofern als Bremse ausgeführt, die bei Betätigung das dritte Element E31 und das erste Element E12 am drehfesten Bauelement GG festsetzt und in der Folge an einer Drehbewegung hindert. Dabei ist das fünfte Schaltelement B1 axial zwischen der Elektromaschine EM und dem ersten Planetenradsatz P1 vorgesehen und liegt damit auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 zugewandten Seite des ersten Planetenradsatzes P1. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 6 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 5 dargestellt, wobei dieses Schaltschema dabei im Wesentlichen dem Schaltschema aus 4 entspricht. Unterschiedlich ist, dass durch die anderweitige Anordnung des fünften Schaltelements B1 nun nur noch ein zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamer dritter Gang 3 geschaltet werden kann, welcher durch Betätigen des vierten Schaltelements K4 und des fünften Schaltelements B1 gebildet wird. Außerdem können abweichende Varianten 4.1 bis 4.7 eines vierten Ganges geschaltet werden, welcher zwischen Antriebswelle GW1 und GW2 wirksam ist.
  • So ergibt sich der vierte Vorwärtsgang in einer ersten Variante 4.1 durch Schließen des dritten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements B1, in einer zweiten Variante 4.2 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements K3, in einer dritten Variante 4.3 durch Schließen des dritten Schaltelements K3 und des vierten Schaltelements K4, in einer vierten Variante 4.4 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des dritten Schaltelements K3, in einer fünften Variante 4.5 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements K4, in einer sechsten Variante 4.6 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des zweiten Schaltelements K2 sowie in einer siebten Variante 4.7 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements K4.
  • Auch bei dem Getriebe G aus 5 können die unterschiedlichen, in 4 beschriebenen Betriebsmodi verwirklicht werden, wobei eine Drehzahlabsenkung dabei aber abweichend durch einen Umschalten zwischen der ersten Variante 4.1 und der zweiten Variante 4.2 des vierten Ganges stattfindet.
  • Als zusätzlicher Betriebsmodus kann zudem eine Anfahrfunktion für Vorwärtsfahrt EDA-V verwirklicht werden. Hierzu ist das zweite Schaltelement K2 zu schließen, wodurch über die Antriebswelle GW1 mittels des dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 eingetrieben wird, während die Elektromaschine EM sowohl am ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und - aufgrund des geschlossenen Zustandes des zweiten Schaltelements K2 - auch am zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 das über die Antriebswelle GW1 eingetriebene Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine VKM abstützen kann. Ein Abtrieb erfolgt dann über das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 auf die Abtriebswelle GW2. Hierdurch kann ein Anfahren für Vorwärtsfahrt dargestellt werden.
  • Ferner kann als weitere Betriebsmodus auch eine Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt EDA-R realisiert werden, wobei zu diesem Zweck das vierte Schaltelement K4 zu schließen ist. Dabei treibt die Verbrennungskraftmaschine VKM über die Antriebswelle GW1 wiederum das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 an, wobei ein eingebrachtes Drehmoment über die Elektromaschine EM dabei am ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 abgestützt wird. Ein Abtrieb erfolgt dabei dann gemeinsam über das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2.
  • Des Weiteren zeigt 7 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die dabei im Wesentlichen der Variante aus 5 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass nun zusätzlich ein sechstes Schaltelement K6 vorgesehen ist, welches im betätigten Zustand das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit dem Rotor R der Elektromaschine EM verbindet. Das sechste Schaltelement K6 ist dabei als formschlüssiges Schaltelement ausgestaltet und bevorzugt als Klauenkupplung ausgeführt, wobei das sechste Schaltelement K6 dabei axial unmittelbar benachbart zum fünften Schaltelement B1 liegt. Dabei sind das fünfte Schaltelement B1 und das sechste Schaltelement K6 zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst und verfügen über ein - vorliegend nicht weiter dargestelltes - gemeinsames Betätigungselement, welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das fünfte Schaltelement B1 oder das sechste Schaltelement K6 betätigt. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 7 der Variante nach 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 8 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 7 dargestellt, welches dabei im Wesentlichen dem Schaltschema aus 6 entspricht. Einziger Unterschied ist nun, dass durch Vorsehen des sechsten Schaltelements K6 zusätzlich zu den Gängen 1 bis 4.7 weitere Varianten 4.8 bis 4.11 des vierten Ganges sowie ein zweiter Gang E2 schaltbar sind. So ergibt sich eine neunte Variante 4.9 des vierten Ganges durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des sechsten Schaltelements K6, eine zehnte Variante 4.10 des vierten Ganges durch Schließen des vierten Schaltelements K4 und des sechsten Schaltelements K6 sowie eine elfte Variante 4.11 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements K6.
  • Auch bei dem Getriebe G aus 7 können die unterschiedlichen zu 6 beschriebenen Betriebsmodi verwirklicht werden. Darüber hinaus kann nun noch der zweite Gang E2 dargestellt werden, welcher zwischen dem Rotor R und der Abtriebswelle GW2 wirksam ist. In diesem zweiten Gang E2 ist der Rotor R dabei direkt mit der Abtriebswelle GW2 verbunden, da das sechste Schaltelement K6 im betätigten Zustand das erste Element E11 und das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest miteinander verbindet und daher ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 hervorruft. Dabei wird ein Übersetzungsverhältnis dargestellt, welches einem Übersetzungsverhältnis des vierten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges entspricht. Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann dabei die Verbrennungskraftmaschine VKM in die Varianten 4.8, 4.9, 4.10 und 4.11 zu gestartet werden, da an diesen jeweils ebenfalls das sechste Schaltelement K6 beteiligt ist.
  • Darüber hinaus kann bei dem Getriebe G aus 7 auch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM durch Umschalten von der Variante 4.1 in die achte Variante 4.8 des vierten Ganges realisiert werden. Dazu wird ausgehend von der ersten Variante 4.1 unter Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM zunächst das lastfreie fünfte Schaltelement B1 ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, sechste Schaltelement K6 eingelegt, wobei eine Drehzahlanpassung zur Darstellung der Lastfreiheiten durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt. Abgesehen davon, dass sich durch das Umschalten in die achte Variante 4.8 des vierten Ganges eine Drehzahlabsenkung des Rotors R der Elektromaschine EM erreichen lässt, ist es hierdurch zudem möglich, die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des dritten Schaltelements K3 jederzeit abzukoppeln, wenn über die Elektromaschine EM angetrieben oder gebremst (Rekuperation) werden soll.
  • Schließlich zeigen noch die 9 und 10 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 7. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten einer Elektromaschine EM. So ist in 9 die Elektromaschine EM nicht koaxial zu dem jeweiligen - vorliegend nicht weiter dargestellten - Radsatz RS des Getriebes G platziert, sondern achsversetzt angeordnet. Eine Anbindung erfolgt dabei über eine Stirnradstufe SRS, die sich aus einem ersten Stirnrad SR1 und einem zweiten Stirnrad SR2 zusammensetzt. Das erste Stirnrad SR1 ist dabei seitens des Radsatzes RS der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 7 drehfest angebunden, an welchen bei den Varianten der 2, 3, 5 und 7 der Rotor R drehfest angebunden war. Das Stirnrad SR1 steht dann mit dem Stirnrad SR2 im Zahneingriff, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM platziert ist, die innerhalb der Elektromaschine EM die Anbindung an den - vorliegend nicht weiter dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM herstellt.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach 10 ist die Elektromaschine EM achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 9 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe SRS, sondern über einen Zugmitteltrieb ZT vorgenommen. Dieser Zugmitteltrieb ZT kann dabei als Riemen-oder auch Kettentrieb ausgestaltet sein. Seitens des Radsatzes RS ist der Zugmitteltrieb ZT dann an der Stelle angebunden, an welcher bei den Getrieben G aus den 2, 3, 5 und 7 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Über den Zugmitteltrieb ZT wird dabei dann eine Koppelung zu einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM hergestellt, die wiederum innerhalb der Elektromaschine EM eine Anbindung an den Rotor der Elektromaschine vornimmt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • G
    Getriebe
    RS
    Radsatz
    GG
    Drehfestes Bauelement
    P1
    Erster Planetenradsatz
    E11
    Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
    E21
    Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
    E31
    Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
    P2
    Zweiter Planetenradsatz
    E12
    Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
    E22
    Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
    E32
    Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
    K1
    Erstes Schaltelement
    K2
    Zweites Schaltelement
    K3
    Drittes Schaltelement
    K4
    Viertes Schaltelement
    K5
    Fünftes Schaltelement
    B1
    Fünftes Schaltelement
    K6
    Sechstes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    3
    Dritter Gang
    3.1
    Dritter Gang
    3.2
    Dritter Gang
    3.3
    Dritter Gang
    4.1
    Vierter mechanischer Gang
    4.2
    Vierter mechanischer Gang
    4.3
    Vierter mechanischer Gang
    4.4
    Vierter mechanischer Gang
    4.5
    Vierter mechanischer Gang
    4.6
    Vierter mechanischer Gang
    4.7
    Vierter mechanischer Gang
    4.8
    Vierter mechanischer Gang
    4.9
    Vierter mechanischer Gang
    4.10
    Vierter mechanischer Gang
    4.11
    Vierter mechanischer Gang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter Gang
    EDA-V
    Anfahrfunktion für Vorwärtsfahrt
    EDA-R
    Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt
    GW1
    Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Abtriebswelle
    GW2-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM
    Elektromaschine
    S
    Stator
    R
    Rotor
    SRS
    Stirnradstufe
    SR1
    Stirnrad
    SR2
    Stirnrad
    ZT
    Zugmitteltrieb
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder
  • 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 102014204009 A1 [0003]

Claims (18)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die Planetenradsätze (P1, P2) jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) umfassen, wobei ein erstes (K1), ein zweites (K2), ein drittes (K3), ein viertes (K4) und ein fünftes Schaltelement (K5; B1) vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle (GW1) über das erste Schaltelement (K1) mit einem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) verbindbar ist, welcher zudem mittels des zweiten Schaltelements (K2) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) in Verbindung bringbar ist, und wobei das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, - dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist, welches über das dritte Schaltelement (K3) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist, - dass die Abtriebswelle (GW2) mittels des vierten Schaltelements (K4) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, - und dass bei dem ersten Planetenradsatz (P1) eine erste Koppelung des ersten Elements (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM), eine zweite Koppelung des zweiten Elements (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Abtriebswelle (GW2), sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem drehfesten Bauelement (GG) besteht, wobei von diesen Koppelungen zwei Koppelungen als permanente Verbindungen vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine Verbindung mittels des fünften Schaltelements (K5; B1) herstellbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbunden und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) festgesetzt ist, wohingegen das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch Betätigen des fünften Schaltelements (K5) mit dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) verbindbar ist.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) gekoppelt und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) festgesetzt ist, wohingegen das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch Betätigen des fünften Schaltelements (K5) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) - ein erster Gang (1) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des fünften Schaltelements (K5), - ein zweiter Gang (2) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des ersten (K1) und des fünften Schaltelements (K5), ein dritter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (3.1) durch Betätigen des ersten (K1) und des vierten Schaltelements (K4), - in einer zweiten Variante (3.2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des vierten Schaltelements (K4), - sowie in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des vierten (K4) und des fünften Schaltelements (K5), sowie ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (4.1) durch Betätigen des ersten (K1) und des dritten Schaltelements (K3), - in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des dritten Schaltelements (K3), - sowie in einer dritten Variante (4.3) durch Betätigen des dritten (K3) und des fünften Schaltelements (K5) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) gekoppelt und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbunden ist, wohingegen das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch Betätigen des fünften Schaltelements (B1) festsetzbar ist.
  6. Getriebe (G) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein sechstes Schaltelement (K6) vorgesehen ist, über welches das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) zudem mit dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) koppelbar ist.
  7. Getriebe (G) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, B1) - ein erster Gang (1) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des fünften Schaltelements (B1), - ein zweiter Gang (2) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des ersten (K1) und des fünften Schaltelements (B1), - ein dritter Gang (3) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des vierten (K4) und des fünften Schaltelements (B1), sowie ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (4.1) durch Betätigen des dritten (K3) und des fünften Schaltelements (B1), - in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des ersten (K1) und des dritten Schaltelements (K3), - in einer dritten Variante (4.3) durch Betätigen des dritten (K3) und des vierten Schaltelements (K4), - in einer vierten Variante (4.4) durch Betätigen des zweiten (K2) und des dritten Schaltelements (K3), - in einer fünften Variante (4.5) durch Betätigen des ersten (K1) und des vierten Schaltelements (K4), - in einer sechsten Variante (4.6) durch Betätigen des ersten (K1) und des zweiten Schaltelements (K2), - sowie in einer siebten Variante (4.7) durch Betätigen des zweiten (K2) und des vierten Schaltelements (K4) ergibt.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Gang (E1) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des fünften Schaltelements (K5; B1) ergibt.
  9. Getriebe (G) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer achten Variante (4.8) durch Betätigen des dritten (K3) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer neunten Variante (4.9) durch Betätigen des ersten (K1) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer zehnten Variante (4.10) durch Betätigen des vierten (K4) und des sechsten Schaltelements (K6), - sowie in einer elften Variante (4.11) durch Betätigen des zweiten (K2) und des sechsten Schaltelements (K6) ergibt.
  10. Getriebe (G) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zweiter Gang (E2) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des sechsten Schaltelements (K6) ergibt.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, welche zum Antrieb der Abtriebswelle (GW2) eingerichtet ist.
  12. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Elektromaschine vorgesehen ist, deren Rotor mit der Antriebswelle (GW1) ständig verbunden ist.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - zumindest einer der Planetenradsätze (P2) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E12) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E22) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E32) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um ein jeweiliges Hohlrad handelt, und/oder - dass zumindest einer der Planetenradsätze (P1) als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1) um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element (E31) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1) um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  14. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schaltelemente (K1, K2; K3, K4; B1, K6) zu je einem Schaltelementpaar (SP1; SP2; SP3) zusammengefasst sind, welchem je ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement (K1; K4; K6) oder das andere Schaltelement (K2; K3; B1) des jeweiligen Schaltelementpaares (SP1; SP2; SP3) betätigbar ist.
  15. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus für Vorwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle (GW1) das zweite Schaltelement (K2) geschlossen wird.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle (GW1) das vierte Schaltelement (K4) geschlossen wird.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das erste Schaltelement (K1) oder das zweite Schaltelement (K2) geschlossen wird.
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