DE102017222719B4 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3)jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) umfassen, wobei ein erstes (K1), ein zweites (K2), ein drittes (K3), ein viertes (K4; B1), ein fünftes (K5) und ein sechstes Schaltelement (K6) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) an der Antriebswelle (GW1), an der Abtriebswelle (GW2) oder zumindest einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) der Planetenradsätze (P1, P2, P3) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet,- dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden sowie über das erste Schaltelement (K1) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist,- dass die Abtriebswelle (GW2) mittels des zweiten Schaltelements (K2) drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist,- dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festgesetzt sind,- dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes über das dritte Schaltelement (K3) drehfest mit dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) in Verbindung bringbar ist,- und dass sich durch selektives paarweises Betätigen der sechs Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5, K6; K1, K2, K3, B1, K5, K6) genau vier oder genau fünf Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) ergeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle oder zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze angebunden ist.
  • 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 US 2007 / 0 129 202 A1 geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, wobei sich das Getriebe aus drei Planetenradsätzen und zwei Elektromaschinen zusammensetzt. Die Planetenradsätze sind jeweils durch die Elemente Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad gebildet, wobei zudem insgesamt sechs Schaltelemente vorgesehen sind, über welche unterschiedliche Kraftflussführungen über die Planetenradsätze dargestellt werden können. So können mehrere unterschiedliche Gänge und Betriebsmodi 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 hat der Anspruch 16 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei jeweils mehrere Elemente, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können.
  • 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 im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine Anschlussstelle der Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Alternativ dazu kann ein Abtrieb des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der Antriebswelle liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei ist eine Anschlussstelle der Abtriebswelle dann an einem axialen Ende der Abtriebswelle koaxial zu einer Anschlussstelle der Antriebswelle ausgestaltet, so dass Antrieb und Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert sind. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und dritter Planetenradsatz angeordnet.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist sowie über das erste Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden kann. Die Abtriebswelle kann zudem mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden werden, während das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes festgesetzt sind. Des Weiteren kann das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes über das dritte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden. Dabei ergeben sich durch selektives paarweises Betätigen der sechs Schaltelemente genau vier oder genau fünf Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle.
  • Mit anderen Worten ist also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Des Weiteren sind das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt und werden damit auch permanent an einer Drehbewegung gehindert. Hierbei können das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und gemeinsam festgesetzt sein, wobei alternativ dazu aber auch denkbar ist, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes separat voneinander festgesetzt sind.
  • Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die Antriebswelle drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung bringt. Ein Schließen des dritten Schaltelements hat eine drehfeste Verbindung des zweiten Elements des zweiten Planetenradsatzes und des dritten Elements des dritten Planetenradsatzes zur Folge.
  • 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. Vorliegend sind dabei das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt.
  • Bei dem Getriebe liegen das erste, das zweite und das dritte Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen, rotierbaren Komponenten des Getriebes ggf. in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden.
  • Bevorzugt ist das erste Schaltelement axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen, während das zweite Schaltelement insbesondere in einer Radebene des ersten Planetenradsatzes liegt und damit axial im Wesentlichen auf Höhe von sowie radial umliegend zum ersten Planetenradsatz platziert ist. Hingegen ist das dritte Schaltelement axial bevorzugt zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen.
  • 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 Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element des dritten Planetenradsatzes festgesetzt, während das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden kann. Ferner kann das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mittels des fünften Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden. Schließlich kann die Antriebswelle über das sechste Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden werden.
  • Im vorliegenden Fall sind also das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und auch das sechste Schaltelement jeweils als Kupplungen gestaltet, die bei Betätigung jeweils die je zugehörigen Komponenten des Getriebes ggf. in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden. Dabei ist das vierte Schaltelement insbesondere axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandt oder zugewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes vorgesehen, wohingegen das fünfte Schaltelement bevorzugt in einer Radebene des dritten Planetenradsatzes liegt damit axial im Wesentlichen auf Höhe von sowie radial umliegend zum dritten Planetenradsatz vorgesehen ist. Alternativ dazu kann das fünfte Schaltelement aber auch axial zwischen dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz platziert sein. Das sechste Schaltelement ist insbesondere axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen und liegt hierbei weiter bevorzugt axial zwischen dem dritten Schaltelement und dem dritten Planetenradsatz.
  • Gemäß einer zu der ersten Ausführungsform alternativen, zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das zweite Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, während das erste Element des dritten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements festgesetzt werden kann. Schließlich können das erste Element und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes oder das erste Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mittels des fünften Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, was jeweils ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes zur Folge hat.
  • Vorliegend ist dann das vierte Schaltelement als Bremse gestaltet, welche im betätigten Zustand die jeweilige Komponente festsetzt und damit an einer Drehbewegung hindert. Das fünfte Schaltelement liegt dagegen wiederum als Kupplung vor, die bei Betätigung zugehörigen Komponenten des Getriebes gegebenenfalls in ihren Drehbewegungen angleicht und im Folgenden drehfest miteinander verbindet. Bevorzugt sind das vierte und auch das fünfte Schaltelement dabei axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes vorgesehen, wobei das fünfte Schaltelement dabei axial zwischen dem dritten Planetenradsatz und dem vierten Schaltelement liegt oder alternativ dazu das vierte Schaltelement axial zwischen dem dritten Planetenradsatz und dem fünften Schaltelement liegend vorgesehen ist.
  • In Weiterbildung der zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung können dann die Antriebswelle und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes über das sechste Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden. Das als Kupplung ausgeführt, sechste Schaltelement ist hierbei insbesondere axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen und liegt weiter bevorzugt axial zwischen dem dritten Schaltelement und dem dritten Planetenradsatz.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Varianten eines erfindungsgemäßen Getriebes können jeweils genau fünf 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 dritten und des vierten Schaltelements, während ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Schließen des vierten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden kann. Des Weiteren ergibt sich ein dritter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements, wobei der dritte Gang zudem in einer zweiten Variante durch Schließen des ersten und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements, in einer vierten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Betätigen des fünften und des sechsten Schaltelements dargestellt werden kann.
  • Ferner kann ein vierter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des zweiten und des dritten Schaltelements geschaltet werden. Schließlich ergibt sich noch ein Zusatzgang durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements.
  • Gemäß einer alternativen Weiterbildung der zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung können die Abtriebswelle und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes über das sechste Schaltelement drehfest verbunden werden. Das als Kupplung ausgeführte, sechste Schaltelement ist hierbei axial insbesondere zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen und liegt weiter bevorzugt axial zwischen dem dritten Schaltelement und dem dritten Planetenradsatz.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Weiterbildung der zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit können genau vier Gänge zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle dargestellt werden, welche sich durch selektives Schließen von je zwei Schaltelementen ergeben. So wird ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements geschaltet, während sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des vierten und des sechsten Schaltelements ergibt. Darüber hinaus kann der zweite Gang noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des fünften und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schlie-ßen des dritten und des sechsten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements dargestellt werden. Ferner ergibt sich ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des vierten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements sowie in einer dritten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements. Schließlich kann noch ein vierter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements geschaltet werden, wobei sich der vierte Gang zudem in einer zweiten Variante durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements sowie in einer dritten Variante durch Betätigen des zweiten und des dritten Schaltelements ergibt.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch jeweils eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Dabei können Schaltungen zwischen den Gängen verwirklicht werden, bei welchen stets nur der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren ist, 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 Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden. Diese Anordnung der Elektromaschine in dem Getriebe ist vorteilhaft, da sich hierdurch unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen lassen:
    • So kann ein erster Gang zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden. Dabei ergibt sich dieser erste Gang durch Schließen des vierten Schaltelements, so dass der Rotor der Elektromaschine über den dritten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dabei entspricht eine Übersetzung dieses ersten Ganges einer Übersetzung des zweiten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges. Zudem kann noch ein zweiter Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle realisiert werden, für welchen das fünfte Schaltelement zu betätigen ist. Dabei ist der Rotor der Elektromaschine dann direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung dieses zweiten Ganges der Übersetzung des dritten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht.
  • Da für ein Fahren über eine dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stets jeweils noch ein weiteres Schaltelement zu schließen ist, kann hierbei jeweils ein Fahren über die Elektromaschine dargestellt werden, ohne dass die Antriebsmaschine angekoppelt ist. Von diesem rein elektrischen Fahren kann dann aus dem ersten Gang heraus die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Gang, in den zweiten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang bzw. in die erste Variante des zweiten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die erste Variante des dritten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges und in die erste Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da das vierte Schaltelement an jedem dieser Gänge beteiligt ist.
  • Beim Fahren im zweiten, zwischen Rotor und Abtriebswelle wirksamen Gang kann ein Zustarten der Antriebsmaschine in die dritte Variante des dritten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die fünfte Variante des dritten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges sowie in die dritte Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges verwirklicht werden, da an diesen jeweils das fünfte Schaltelement beteiligt ist. Sind zudem mehrere Varianten des zweiten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges möglich, so kann zudem ein Zustarten in die vierte Variante des zweiten Ganges realisiert werden.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das sechste 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. Zudem kann ein Lade-oder Startbetrieb auch durch Betätigen des dritten Schaltelements verwirklicht werden.
  • Da die Elektromaschine im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, können zudem Lastschaltungen verwirklicht werden, bei welchen 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 dabei Schaltungen zwischen dem ersten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Gang bzw. der ersten Variante des zweiten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges unter Last bei geschlossenem vierten Schaltelement verwirklicht werden. Gleiches ist bei Schaltungen zwischen dem zweiten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang bzw. der ersten Variante des zweiten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges und der ersten Variante des dritten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges möglich. Ferner können Lastschaltungen zwischen der ersten Variante des dritten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges und der ersten Variante des vierten, zwischen An- und Abtriebswelle wirksamen Ganges im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements dargestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten 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 vierte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des vierten Ganges in die dritte Variante bzw. die zweite Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, vierte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, fünfte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Zudem kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine abgekoppelt werden, indem das zweite Schaltelement geöffnet wird. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist. Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang in den dritten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der dritten Variante bzw. der zweiten Variante in die erste Variante des vierten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem zweiten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des vierten Ganges ist dann wiederum das vierte Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom vierten in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • Unter einer „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der jeweiligen Komponente des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine Koppelung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Diese Verbindung besteht dabei bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung permanent zwischen dem Rotor und dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. 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 sein, 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 Planetenstufe 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 bevorzugt ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass somit ein kompakter Aufbau und ein niedriger Herstellungsaufwand des Getriebes verwirklicht werden kann.
  • 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 Schaltelementen den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringere Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen.
  • Die Planetenradsätze können, sofern es eine Anbindung der Elemente ermöglicht, im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei dem 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 mehrere 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. Entsprechend einer ersten Variante der Erfindung liegen alle drei Planetenradsätze als Minus-Planetensätze vor. Gemäß einer hierzu alternativen, zweiten Variante der Erfindung sind hingegen der erste und der dritte Planetenradsatz als Minus-Planetensatz gestaltet, wohingegen es sich bei dem zweiten Planetenradsatz um einen Plus-Planetensatz handelt. Schließlich ist es noch eine dritte, alternative Variante der Erfindung, dass der erste und der zweite Planetenradsatz als Minus-Planetensätze ausgeführt sind, während der dritte Planetenradsatz als Plus-Planetensatz vorliegt.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei Schaltelemente zu je einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem je ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus einerseits das eine Schaltelement sowie andererseits 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 und das zweite Schaltelement und/oder das vierte und das fünfte Schaltelement und/oder das dritte 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 drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste 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 drehfeste 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;
    • 2 bis 6 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes entsprechend je einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 7 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 6;
    • 8 und 9 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes gemäß je einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 10 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 8 und 9; und
    • 11 bis 16 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9.
  • 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 angeordnet, 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 einer Elektromaschine EM zusammen, die gemeinsam in dem Gehäuse des Getriebes G angeordnet sind. Der Radsatz RS umfasst drei Planetenradsätze P1, P2 und P3, wobei jeder der Planetenradsätze P1, P2 und P3 je ein erstes Element E11 bzw. E12 bzw. E13, je ein zweites Element E21 bzw. E22 bzw. E23 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 bzw. E33 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 bzw. E13 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 jeweils als Minus-Planetensatz vor, dessen jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz P1, bei dem zweiten Planetenradsatz P2 und auch bei dem dritten Planetenradsatz P3 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Sofern es die Anbindung zulässt, könnten der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 jeweils auch als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss. Bei einem Plus-Planetenradsatz führt der jeweilige Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • 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, eines fünften Schaltelements K5 und eines sechsten Schaltelements K6. Dabei sind die Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5 und K6 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, das fünfte Schaltelement K5 und das sechste Schaltelement K6 vorliegend als Kupplungen gestaltet.
  • Eine Antriebswelle GW1 des Getriebes G ist drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und kann über das erste Schaltelement K1 drehfest mit einer Abtriebswelle GW2 des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Die Abtriebswelle GW2 kann darüber hinaus durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 drehfest mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden. Des Weiteren ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und gemeinsam mit diesem ständig an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt, bei welchem es sich um das Gehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Gehäuses handeln kann. An dem drehfesten Bauelement GG ist zudem auch das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 permanent festgesetzt.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, ist das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig drehfest mit einem Rotor R der Elektromaschine EM verbunden, deren Stator S am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 und damit auch der Rotor R der Elektromaschine EM kann außerdem über das dritte Schaltelement K3 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie über das fünfte Schaltelement K5 drehfest mit der Abtriebswelle GW2 in Verbindung gebracht werden. Durch Schließen des vierten Schaltelements K4 wird hingegen eine drehfeste Verbindung der Abtriebswelle GW2 zum zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 hergestellt. Schließlich kann noch die Antriebswelle GW1 über das sechste Schaltelement K6 drehfest mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 und damit auch dem Rotor R der Elektromaschine EM verbunden 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 Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ist dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet, wobei die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 an demselben axialen Ende liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Die Planetenradsätze P1, P2 und P3 sind auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2 und dritter Planetenradsatz P3 angeordnet.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, liegt das erste Schaltelement K1 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2, während das zweite Schaltelement K2 in der Radebene des ersten Planetenradsatzes P1 platziert und damit axial im Wesentlichen auf Höhe von sowie radial umliegend zum ersten Planetenradsatz P1 angeordnet ist. Konkret sind das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 dabei axial unmittelbar nebeneinanderliegend vorgesehen und liegen radial im Wesentlichen auf derselben Höhe, wobei dem ersten Schaltelement K1 und dem zweiten Schaltelement K2 hierbei ein gemeinsames - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement K1 und andererseits 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 und das sechste Schaltelement K6 sind axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet und liegen dabei ebenfalls axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe. Dabei sind das dritte Schaltelement K3 und das sechste Schaltelement K6 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem dritten Schaltelement K3 und dem sechsten Schaltelement K6 ein gemeinsames - vorliegend ebenfalls nicht dargestelltes - Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das dritte Schaltelement K3 und zum anderen das sechste Schaltelement K6 betätigt werden kann.
  • Schließlich ist das fünfte Schaltelement K5 in einer Radebene des dritten Planetenradsatzes P3 angeordnet und liegt damit axial im Wesentlichen auf Höhe von sowie radial umliegend zum dritten Planetenradsatz P3. Das vierte Schaltelement K4 ist axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 vorgesehen und dabei axial unmittelbar neben dem fünften Schaltelement K5 sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert. Hierbei sind auch das vierte Schaltelement K4 und das fünfte Schaltelement K5 zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst, bei welchem über ein gemeinsames - nicht dargestelltes - Betätigungselement einerseits das vierte Schaltelement K4 und andererseits das fünfte Schaltelement K5 betätigt werden kann.
  • Die Elektromaschine EM ist koaxial zu den Planetenradsätzen P1, P2 und P3 angeordnet und liegt axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandten Seite des dritten Planetenradsatzes P3.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 2, wobei nun allerdings beim zweiten Planetenradsatz P2 das zweite Element E22 durch das Hohlrad und das dritte Element E32 durch den Planetensteg gebildet ist. Insofern liegt der zweite Planetenradsatz P2 nun als Plus-Planetensatz vor. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner geht aus 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche wiederum weitestgehend der Variante aus 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass beim dritten Planetenradsatz P3 nun das zweite Element E23 durch das Hohlrad und das dritte Element E33 durch den Planetensteg gebildet ist, so dass der dritte Planetenradsatz P3 als Plus-Planetensatz vorliegt. Ferner liegen das vierte Schaltelement K4 und das fünfte Schaltelement K5 axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3, wobei hierbei das vierte Schaltelement K4 axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3 liegt und hierauf dann axial das fünfte Schaltelement K5 folgt. Nach wie vor sind die beiden Schaltelement K4 und K5 dabei zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei im Wesentlichen der Variante aus 2, wobei im Unterschied dazu nun das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 permanent drehfest mit der Abtriebswelle GW2 verbunden ist, während das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 nun nicht mehr permanent festgesetzt ist, sondern erst durch Betätigen eines vierten Schaltelements B1 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt wird. Ferner verbindet ein fünftes Schaltelement K5 im geschlossenen Zustand das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und damit auch die Abtriebswelle GW2 drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3, wobei dies ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 zur Folge hat. Das vierte Schaltelement B1 und das fünfte Schaltelement K5 sind auch hierbei zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst und nun allerdings axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 vorgesehen, wobei das fünfte Schaltelement K5 dabei axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3 liegt und hierauf dann das vierte Schaltelement B1 axial folgt. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 6 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung hervor. Auch diese entspricht weitestgehend der Variante nach 2, wobei allerdings im Unterschied dazu nun das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig drehfest mit der Abtriebswelle GW2 verbunden ist. Zudem ist das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 nicht ständig drehfest am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, sondern ein Festsetzen wird erst durch Betätigen eines vierten Schaltelements B1 herbeigeführt. Außerdem können das dritte Element E33 und das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 über ein fünftes Schaltelement K5 drehfest miteinander verbunden werden, was ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 zur Folge hat. Das vierte Schaltelement B1 ist also in diesem Fall als Bremse ausgeführt und liegt axial gemeinsam mit dem fünften Schaltelement K5 auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandten Seite des dritten Planetenradsatzes P3. Hierbei ist das vierte Schaltelement B1 axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3 vorgesehen, wobei hierauf dann das fünfte Schaltelement K5 folgt. Erneut sind das vierte Schaltelement B1 und das fünfte Schaltelement K5 zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst. Auch im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 7 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 6 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 jeweils insgesamt vier Gänge 1 bis 4.4 sowie ein Zusatzgang Z1 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente K1, K2, K3, K4 bzw. B1, K5 und K6 in welchem der Gänge 1 bis 4.4 und Z1 jeweils geschlossen ist. In jedem der Gänge 1 bis 4.4 und Z1 sind dabei jeweils zwei der Schaltelemente K1, K2, K3, K4 bzw. B1, K5 und K6 geschlossen.
  • Wie in 7 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 und des vierten Schaltelements K4 bzw. B1 geschaltet, wobei durch Öffnen des dritten Schaltelements K3 und Schließen des sechsten Schaltelements K6 in einen zweiten Gang 2 zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 gewechselt werden kann. Des Weiteren ergibt sich ein dritter Gang zwischen Antriebswelle GW 1 und Abtriebswelle GW2 in einer ersten Variante 3.1 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements K4 bzw. B1, wobei der dritte Gang darüber hinaus noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des sechsten Schaltelements K6, in einer dritten Variante 3.3 durch Schlie-ßen des ersten Schaltelements K1 und des fünften Schaltelements K5, in einer vierten Variante 3.4 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements K3 sowie in einer fünften Variante 3.5 durch Schließen des fünften Schaltelements K5 und des sechsten Schaltelements K6 dargestellt werden kann.
  • Des Weiteren lässt sich ein vierter, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements K4 bzw. B1 schalten, wobei der vierte Gang noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements K6, in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des fünften Schaltelements K5 sowie in einer vierten Variante 4.4 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des dritten Schaltelements K3 dargestellt werden kann. Schließlich ergibt sich der Zusatzgang Z1 durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements K5.
  • Obwohl die Schaltelemente K1, K2, K3, K4 bzw. B1, K5 und K6 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen dem zweiten Gang 2 und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges sowie zwischen der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges und der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges jeweils unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das vierte Schaltelement K4 bzw. B1 an allen diesen Gängen beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb über die Elektromaschine EM gestützt werden kann, die im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements K4 bzw. B1 über den dritten Planetenradsatz P3 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 Schaltelement lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Die Getriebe G aus den 2 bis 6 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 vierte Schaltelement K4 bzw. B1 in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist, wie aus 4 hervorgeht. Dadurch wird bei geschlossenem vierten Schaltelement K4 bzw. B1 die Elektromaschine EM über den dritten Planetenradsatz P3 mit der Abtriebswelle GW2 verbunden, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 hierbei 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, 3.1 und 4.1 vorgenommen werden, da auch in jedem dieser Gänge jeweils das vierte Schaltelement K4 bzw. B1 geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Darüber hinaus kann noch ein zweiter Gang E2 durch Schließen des fünften Schaltelements K5 dargestellt werden, wobei der zweite Gang E2 zwischen dem Rotor R und der Abtriebswelle GW2 wirksam ist. Dadurch ist der Rotor R der Elektromaschine EM dann direkt drehfest, gegebenenfalls über den verblockten dritten Planetenradsatz P3, mit der Abtriebswelle GW2 gekoppelt, wobei eine Übersetzung dabei dem dritten, zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges entspricht. Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann dabei die Verbrennungskraftmaschine VKM in die Gänge 3.3, 3.5 und 4.3 jeweils zugestartet werden, da an diesen jeweils ebenfalls das fünfte Schaltelement K5 beteiligt ist.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des sechsten Schaltelements K6 eine Lade-oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des sechsten Schaltelements K6 ist der Rotor R der Elektromaschine EM direkt drehfest mit der Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GW2, wobei der Rotor R und die Antriebswelle GW1 dabei gleich schnell drehen. 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. Alternativ dazu könnte eine Start- und Ladefunktion aber auch durch Schließen des dritten Schaltelements K3 realisiert werden, wobei der Rotor R der Elektromaschine EM und die Antriebswelle GW1 dann über den zweiten Planetenradsatz P2 miteinander gekoppelt sind.
  • 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 4.1. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges in die zweite Variante 4.3 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, vierte Schaltelement K4 bzw. B1 ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, fünfte Schaltelement K5 eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Dabei ist es zudem möglich, die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des zweiten Schaltelements K2 jederzeit abzukoppeln, wenn über die Elektromaschine EM angetrieben oder gebremst (Rekuperation) werden soll. Zudem kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der dritten Variante 4.3 in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges gewechselt wird, während über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem zweiten Schaltelement K2 die Zugkraft erhalten wird. In der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges ist dann das vierte Schaltelement K4 bzw. B1 geschlossen, über welches im Zuge der Rückschaltung in die erste Variante 3.1 des dritten Ganges ein Stützen der Zugkraft erfolgen kann.
  • Ferner zeigt 8 eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche weitestgehend der Variante aus 5 entspricht. Im Unterschied dazu verbindet aber nun ein sechstes Schaltelement K6 im betätigten Zustand das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und die Abtriebswelle GW2 drehfest miteinander. Das als Kupplung ausgeführte, sechste Schaltelement K6 ist dabei erneut mit dem dritten Schaltelement K3 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst. Auch im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 8 sonst der Variante nach 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 9 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung hervor. Diese ist im Wesentlichen der Variante aus 6 nachempfunden, wobei allerdings unterschiedlich ist, dass nun ein sechstes Schaltelement K6 im betätigten Zustand die Abtriebswelle GW2 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindet. Das als Kupplung gestaltete, sechste Schaltelement K6 ist dabei wiederum mit dem dritten Schaltelement K3 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst. Auch ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 9 der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 10 ist ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe G aus den 8 und 9 dargestellt, wobei dieses Schaltschema dabei im Wesentlichen dem Schaltschema aus 7 entspricht. Aufgrund der anderweitigen Anbindungen über das sechste Schaltelement K6 ergeben sich jedoch zum Teil abweichende Gänge 1 bis 4.3 zwischen Antriebswelle GW 1 und Abtriebswelle GW2.
  • So ergibt sich ein erster Gang 1 zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 und des vierten Schaltelements B1, wobei durch Öffnen des dritten Schaltelements K3 und Schließen des sechsten Schaltelements K6 in eine erste Variante 2.1 eines zweiten, zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges gewechselt werden kann. Abgesehen davon ergibt sich der zweite Gang noch in einer zweiten Variante 2.2 durch Betätigen des fünften Schaltelements K5 und des sechsten Schaltelements K6, in einer dritten Variante 2.3 durch Schließen des dritten Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements K6 sowie in einer vierten Variante 2.4 durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements K5.
  • Ein dritter, zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang kann in einer ersten Variante 3.1 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements B1, in einer zweiten Variante 3.2 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des fünften Schaltelements K5 sowie in einer dritten Variante 3.3 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements K3 geschaltet werden. Schließlich ergibt sich noch ein vierter, zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements B1, in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des fünften Schaltelements K5 sowie in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K2 und des dritten Schaltelements K3.
  • Auch bei den Getrieben G aus den 8 und 9 können die unterschiedlichen, in 7 beschriebenen Betriebsmodi über die Elektromaschine EM verwirklicht werden wobei diesbezüglich auf das zu 7 Beschriebene Bezug genommen wird. Allerdings ist im Zuge der Drehzahlabsenkung ein Wechsel zwischen der ersten Variante 4.1 und der zweiten Variante 4.2 zu vollziehen.
  • Schließlich zeigen noch die 11 bis 16 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten einer Elektromaschine EM. So ist in 11 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 dort drehfest angebunden, wo bei den Varianten der 2 bis 6 sowie 8 und 9 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 12 ist die Elektromaschine EM achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 11 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 bis 6 sowie 8 und 9 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.
  • Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach 13 ist eine Einbindung der achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS platzierten Elektromaschine EM über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS realisiert. Dabei ist die Planetenstufe PS dem Radsatz RS nachgeschaltet, wobei abtriebsseitig der Planetenstufe PS dann die Stirnradstufe SRS vorgesehen ist, über welche die Verbindung zu der Elektromaschine EM hergestellt ist. Die Planetenstufe PS setzt sich dabei aus einem Hohlrad HO, einem Planetensteg PT und einem Sonnenrad SO zusammen, wobei der Planetensteg PT mindestens ein Planetenrad PR drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff steht.
  • Vorliegend ist der Planetensteg PT seitens des Radsatzes RS dort drehfest angebunden, wo bei den Getrieben G aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Dagegen ist das Hohlrad HO permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest mit einem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Das erste Stirnrad SR1 kämmt dann mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Elektromaschine EM also seitens des Radsatzes RS über zwei Übersetzungsstufen angebunden.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit aus 14 ist eine Einbindung der Elektromaschine EM seitens des Radsatzes RS über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS vorgenommen. Dabei entspricht die Abwandlungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 13, mit dem Unterschied, dass bei der Planetenstufe PS nun das Sonnenrad SO am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO drehfest mit dem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Konkret sind dabei das Hohlrad HO und das erste Stirnrad SR1 bevorzugt einstückig ausgebildet, indem das Hohlrad HO an einem Außenumfang mit einer Verzahnung ausgestattet ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 14 sonst der Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 15 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 14 folgt auf den Radsatz RS hierbei aber zunächst die Stirnradstufe SRS, während die Planetenstufe PS im Kraftfluss zwischen Stirnradstufe SRS und Elektromaschine EM vorgesehen ist. Die Planetenstufe PS umfasst ebenfalls wieder die Elemente Hohlrad HO, Planetensteg PT und Sonnenrad SO, wobei der Planetensteg PT mehrere Planetenräder PR1 und PR2 drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff stehen.
  • Wie in 15 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS drehfest angebunden, wobei diese Anbindung dabei an der Stelle vorgenommen ist, an welcher bei den Getrieben aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Das erste Stirnrad SR1 kämmt mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest mit dem Planetensteg PT der Planetenstufe PS verbunden ist. Das Hohlrad HO ist permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist.
  • Schließlich zeigt noch 16 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 6 sowie 8 und 9, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 15 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Sonnenrad SO der Planetenstufe PS permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO der Planetenstufe PS drehfest mit der Eingangswelle EW der Elektromaschine EM verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 16 sonst der Variante nach 15, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Alternativ zu den vorstehend beschriebenen Varianten kann bei den Getrieben G aus den 5, 6, 8 sowie 9 ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 auch durch drehfestes Verbinden des zweiten Elements E23 und des dritten Element E33 herbeigeführt werden. Des Weiteren können die Varianten aus den 5, 6, 8 und 9 auch mit den Varianten aus den 3 und 4 kombiniert werden, bei welchen entweder der zweite Planetenradsatz P2 oder der dritte Planetenradsatz P3 als Plus-Planetensatz ausgeführt ist
  • 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
    P3
    Dritter Planetenradsatz
    E13
    Erstes Element des dritten Planetenradsatzes
    E23
    Zweites Element des dritten Planetenradsatzes
    E33
    Drittes Element des dritten Planetenradsatzes
    K1
    Erstes Schaltelement
    K2
    Zweites Schaltelement
    K3
    Drittes Schaltelement
    K4
    Viertes Schaltelement
    B1
    Viertes Schaltelement
    K5
    Fünftes Schaltelement
    K6
    Sechstes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    2.1
    Zweiter Gang
    2.2
    Zweiter Gang
    2.3
    Zweiter Gang
    2.4
    Zweiter Gang
    3.1
    Dritter Gang
    3.2
    Dritter Gang
    3.3
    Dritter Gang
    3.4
    Dritter Gang
    3.5
    Dritter Gang
    4.1
    Vierter Gang
    4.2
    Vierter Gang
    4.3
    Vierter Gang
    4.4
    Vierter Gang
    Z1
    Zusatzgang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter Gang
    GW1
    Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Abtriebswelle
    GW2-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM
    Elektromaschine
    S
    Stator
    R
    Rotor
    SRS
    Stirnradstufe
    SR1
    Stirnrad
    SR2
    Stirnrad
    PS
    Planetenstufe
    HO
    Hohlrad
    PT
    Planetensteg
    PR
    Planetenrad
    PR1
    Planetenrad
    PR2
    Planetenrad
    SO
    Sonnenrad
    ZT
    Zugmitteltrieb
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder

Claims (16)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3)jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) umfassen, wobei ein erstes (K1), ein zweites (K2), ein drittes (K3), ein viertes (K4; B1), ein fünftes (K5) und ein sechstes Schaltelement (K6) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) an der Antriebswelle (GW1), an der Abtriebswelle (GW2) oder zumindest einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) der Planetenradsätze (P1, P2, P3) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden sowie über das erste Schaltelement (K1) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist, - dass die Abtriebswelle (GW2) mittels des zweiten Schaltelements (K2) drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, - dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festgesetzt sind, - dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes über das dritte Schaltelement (K3) drehfest mit dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) in Verbindung bringbar ist, - und dass sich durch selektives paarweises Betätigen der sechs Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5, K6; K1, K2, K3, B1, K5, K6) genau vier oder genau fünf Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) ergeben.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) festgesetzt und das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des vierten Schaltelements (K4) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, - dass das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des fünften Schaltelements (K5) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, - und dass die Antriebswelle (GW1) über das sechste Schaltelement (K6) drehfest mit dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) in Verbindung bringbar ist.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) verbunden und das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des vierten Schaltelements (B1) festsetzbar ist, - und dass das erste Element (E13) und das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) oder das erste Element (E13) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) oder das zweite Element (E23) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des fünften Schaltelements (K5) drehfest miteinander in Verbindung bringbar sind.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (GW1) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) über das sechste Schaltelement (K6) drehfest verbindbar sind.
  5. Getriebe (G) nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives paarweises Schließen der sechs Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5, K6; K1, K2, K3, B1, K5, K6) ein erster Gang (1) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des dritten (K3) und des vierten Schaltelements (K4; B1), ein zweiter Gang (2) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des vierten (K4; B1) und des sechsten Schaltelements (K6), 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; B1), - in einer zweiten Variante (3.2) durch Schließen des ersten (K1) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des ersten (K1) und des fünften Schaltelements (K5), - in einer vierten Variante (3.4) durch Schließen des ersten (K1) und des dritten Schaltelements (K3), - in einer fünften Variante (3.5) durch Betätigen des fünften (K5) und des sechsten Schaltelements (K6), ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (4.1) durch Schließen des zweiten (K2) und des vierten Schaltelements (K4; B1), - in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer dritten Variante (4.3) durch Schließen des zweiten (K2) und des fünften Schaltelements (K5), - sowie in einer vierten Variante (4.4) durch Betätigen des zweiten (K2) und des dritten Schaltelements (K3), sowie ein Zusatzgang (Z1) durch Schließen des dritten (K3) und des fünften Schaltelements (K5) ergibt.
  6. Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (GW2) und das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über das sechste Schaltelement (K6) drehfest verbindbar sind.
  7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives paarweises Schließen der sechs Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, K5, K6) ein erster Gang (1) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des dritten (K3) und des vierten Schaltelements (B1), ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (2.1) durch Schließen des vierten (B1) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer zweiten Variante (2.2) durch Betätigen des fünften (K5) und des sechsten Schaltelements (K6), - in einer dritten Variante (2.3) durch Schließen des dritten (K3) und des sechsten Schaltelements (K6), - sowie in einer vierten Variante (2.4) durch Betätigen des dritten (K3) 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 (B1), - in einer zweiten Variante (3.2) durch Schließen des ersten (K1) und des fünften Schaltelements (K5), - in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des ersten (K1) und des dritten Schaltelements (K3), sowie ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (4.1) durch Schließen des zweiten (K2) und des vierten Schaltelements (B1), - in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des zweiten (K2) und des fünften Schaltelements (K5), - sowie in einer dritten Variante (4.3) durch Schließen des zweiten (K2) und des dritten Schaltelements (K3) ergibt.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R) der Elektromaschine (EM) ständig mit dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist.
  9. Getriebe (G) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Gang (E1) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des vierten Schaltelements (K4; B1), sowie ein zweiter Gang (E2) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des fünften Schaltelements (K5) ergibt.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, welche zum Antrieb der Abtriebswelle (GW2) eingerichtet ist.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5, K6; K1, K2, K3, B1, K5, K6) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (P1, P2, P3) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12, E13) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21, E22, E23) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E31, E32, E33) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (P2; P3) als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E12; E13) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2; P3) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E22; E23) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2; P3) um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element (E32; E33) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2; P3) um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  14. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schaltelemente (K1, K2; K3, K6; K4, K5) 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; K3; K4) oder das andere Schaltelement (K2; K6; K5) 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 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das sechste Schaltelement (K6) oder das dritte Schaltelement (K3) geschlossen wird.
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