DE102017223159A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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gear set
gear
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English (en)
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Stefan Beck
Matthias Horn
Viktor Warth
Michael Wechs
Uwe Griesmeier
Johannes Kaltenbach
Jens Moraw
Gerhard Niederbrucker
Fabian Kutter
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GWA), drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) sowie sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F), wobei durch selektives Betätigen der sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) schaltbar 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 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, durch deren selektive Betätigung fünf Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar sind, und wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über das erste Schaltelement drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung bringbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Bei Kraftfahrzeugen sind mehrgängige Getriebe bekannt, bei welchen mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente geschaltet werden können, 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. Bei Getrieben für Hybridfahrzeuge wird ein vorgenanntes Getriebe häufig auch mit einer oder mehreren Elektromaschinen kombiniert, wobei die zumindest eine Elektromaschine dabei im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi, wie einem rein elektrischen Fahren, auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden kann.
  • Aus der US 2006/058149 A1 geht ein Kraftfahrzeugantriebsstrang hervor, in welchem eine Antriebsmaschine über ein Getriebe mit einem Längsdifferential verbunden werden kann. Das Getriebe umfasst dabei drei Planetenradsätze und sechs Schaltelemente, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflüsse von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle des Getriebes unter Darstellung unterschiedlicher Gänge realisiert werden können. An der Antriebswelle kann die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine über einen zwischenliegenden hydrodynamischen Drehmomentwandler hergestellt werden, während das Getriebe an der Abtriebswelle mit dem nachfolgenden Längsdifferential verbunden ist. Zudem ist die Antriebswelle drehfest mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und kann über ein erstes Schaltelement drehfest mit einem ersten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht 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, welches sich durch eine kompakte Bauweise und einen einfachen Aufbau auszeichnet.
  • 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 ist zudem Gegenstand von Anspruch 13. Des Weiteren hat Anspruch 14 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei jedem Planetenradsatz dabei bevorzugt je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element zugeordnet ist. Zudem sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung fünf Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle dargestellt werden können. Besonders bevorzugt können dabei genau fünf unterschiedliche Gänge mit voneinander abweichenden Übersetzungsverhältnissen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle realisiert werden. Zudem ist die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und kann über das erste Schaltelement drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden.
  • 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 jeweilige 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 Längsmittelachse 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 Längsmittelachse 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 insbesondere axial im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine herstellende 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 könnte 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 Antriebswelle und auch die Abtriebswelle liegen in beiden vorgenannten Fällen bevorzugt koaxial zueinander.
  • Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und dritter Planetenradsatz angeordnet und liegen dabei weiter bevorzugt koaxial zu der Antriebswelle und auch der Abtriebswelle. Prinzipiell könnte jedoch auch eine anderweitige axiale Anordnung der Planetenradsätze getroffen sein.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt insbesondere über mindestens eine Elektromaschine, was das Getriebe für die Anwendung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug geeignet macht. Dabei ist dann ein Rotor der mindestens einen Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle, an zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze oder an einer sonstigen rotierbaren Komponente des Getriebes unmittelbar oder mittelbar angebunden. Besonders bevorzugt verfügt das Getriebe hierbei über genau eine Elektromaschine.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Abtriebswelle das zweite Element des ersten Planetenradsatzes, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Ferner kann das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mittels des zweiten Schaltelements festgesetzt sowie über das dritte Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden werden. Des Weiteren kann das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements festgesetzt sowie über das fünfte Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden, während das erste Element des dritten Planetenradsatzes festgesetzt ist.
  • Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die Antriebswelle ständig drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während die Abtriebswelle permanent drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes, dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und auch dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Zudem ist das erste Element des dritten Planetenradsatzes ständig festgesetzt und wird damit permanent an einer Drehbewegung gehindert.
  • Durch Schließen des ersten Schaltelements wird die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, während eine Betätigung des zweiten Schaltelements ein Festsetzen des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes nach sich zieht. Das dritte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander, wohingegen das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes festsetzt und in der Folge an einer Drehbewegung hindert. Außerdem verbindet das fünfte Schaltelement im betätigten Zustand das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe liegen also das erste Schaltelement, das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement als Kupplungen vor, die bei Betätigung jeweils die jeweils hieran unmittelbar anknüpfenden Komponenten des Getriebes gegebenenfalls in ihren Drehbewegungen angleichen und anschließend drehfest miteinander verbinden. Dagegen sind das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement jeweils als Bremse gestaltet, die bei Betätigung die jeweils hieran anknüpfende Komponente des Getriebes festsetzt und in der Folge an einer Drehbewegung hindert.
  • Bevorzugt sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement gemeinsam mit dem ersten Planetenradsatz weitestgehend in einer Ebene angeordnet, indem sie axial im Wesentlichen auf Höhe des ersten Planetenradsatzes sowie radial umliegend zu diesem platziert sind. Zudem ist das erste Schaltelement insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen, während das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement bevorzugt axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz liegen. Weiter bevorzugt ist dabei das vierte Schaltelement axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem fünften Schaltelement angeordnet.
  • 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.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung verbindet das sechste Schaltelement im betätigten Zustand das erste Element und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes. Dabei ist das sechste, als Kupplung ausgeführte Schaltelement insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen und liegt dabei weiter bevorzugt axial zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Planetenradsatz.
  • Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform verbindet das sechste Schaltelement im geschlossenen Zustand das erste Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes, wobei das sechste Schaltelement hierbei axial insbesondere zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz und hierbei weiter bevorzugt axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem vierten Schaltelement platziert ist. Wie schon bei der vorgenannten Ausführungsform ist das sechste Schaltelement auch in diesem Fall als Kupplung gestaltet.
  • Weiter alternativ zu den beiden vorgenannten Varianten verbindet das sechste Schaltelement im betätigten Zustand das zweite Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes, wobei das als Kupplung gestaltete, sechste Schaltelement hierbei axial entweder zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz oder dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz liegen kann. Im erstgenannten Fall ist das sechste Schaltelement dann bevorzugt zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen, während es im zweitgenannten Fall axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem vierten Schaltelement liegt.
  • Bei allen drei vorgenannten Varianten kann jeweils ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes über das sechste Schaltelement herbeigeführt werden, indem dieses bei Betätigung zwei der drei Elemente des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. 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 dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit diesem 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. Bei einer koaxialen Anordnung der Elektromaschine können die Planetenradsätze dann zudem weiter bevorzugt zumindest zum Teil axial im Bereich der Elektromaschine sowie radial innenliegend zu dieser angeordnet sein, so dass sich die axiale Baulänge des Getriebes verkürzen lässt.
  • 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.
  • In Weiterbildung der Erfindung, insbesondere in Kombination mit der Anbindung der Elektromaschine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes, ergeben sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente fünf Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. So kann ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements dargestellt werden, während sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelements ergibt. Darüber hinaus kann der zweite Gang noch in einer zweiten Variante durch Schließen des dritten und des vierten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Schließen des vierten Schaltelements geschaltet werden. Bei der letzten Variante ist die Antriebswelle über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, während eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt ist. Dementsprechend kann ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden, ohne dass eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine mit betrieben und somit Nulllastverluste der Elektromaschine entstehen können. Allerdings haben die Varianten 1 bis 3 des zweiten Ganges den Vorteil, dass eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine jeweils mit eingebunden und somit Hybridfunktionen realisiert werden können.
  • Zudem ergibt sich der dritte Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements, wohingegen der vierte Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements geschaltet werden kann. Darüber hinaus kann der vierte Gang noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Schließen des fünften Schaltelements dargestellt werden. Dabei wird bei der vierten Variante des vierten Ganges die Antriebswelle über den zweiten Planetenradsatz und den dritten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, während eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt ist, so dass Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden können. Hingegen ist eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine bei den ersten drei Varianten des vierten Ganges mit eingebunden, so dass ein hybridisches Fahren über die Elektromaschine und die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden kann.
  • Schließlich wird der fünfte Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements geschaltet, wobei der fünfte Gang noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des sechsten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des ersten und des sechsten Schaltelements realisiert werden kann. Bei der dritten Variante ergibt sich dabei bereits der fünfte Gang, da dann die Antriebswelle und die Abtriebswelle direkt über den verblockten, zweiten Planetenradsatz drehfest miteinander verbunden sind. In vorteilhafter Weise ist dabei dann eine an der Welle oder dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt, so dass ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert und somit Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden können. Allerdings ist bei der ersten Variante, der zweiten Variante und der vierten Variante des fünften Ganges eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine jeweils mit eingebunden, so dass Hybridfunktionen dargestellt werden können.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert, wobei der erste Planetenradsatz dabei bevorzugt eine Standgetriebeübersetzung von -3,70, der zweite Planetenradsatz bevorzugt eine Standgetriebeübersetzung von -1,73 sowie der dritte Planetenradsatz bevorzugt eine Standgetriebeübersetzung von -3,13 aufweist. 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.
  • Bei Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes lassen sich zudem unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen:
  • So kann ein erster Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden, wobei sich dieser erste Gang durch Schließen des zweiten Schaltelements ergibt. In der Folge ist der Rotor dann über den ersten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung dabei dem ersten Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle entspricht. Ausgehend von dem rein elektrischen Betrieb in diesem ersten Gang kann ein Zustarten in den ersten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang, in die erste Variante des zweiten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die zweite Variante des vierten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges sowie in die zweite Variante des fünften, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden, da auch in diesen jeweils das zweite Schaltelement geschlossen ist.
  • Darüber hinaus kann noch ein zweiter Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle durch Schließen des dritten Schaltelements geschaltet werden, so dass der Rotor dann über den ersten und den dritten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Eine Übersetzung des zweiten, zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht dabei dem dritten, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges. Ausgehend von dem zweiten, zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle wirksamen Ganges kann dann ein Zustarten in die zweite Variante des zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges, in den dritten, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang, in die erste Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges oder in die erste Variante des fünften, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das erste Schaltelement geschlossen wird. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine direkt mit der Antriebswelle gekoppelt, wobei der Rotor bei unmittelbar drehfester Verbindung mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes gleich schnell läuft wie die Antriebswelle. Ferner 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.
  • Des Weiteren können Lastschaltungen mit Zugkraftstützung dargestellt werden: beim Gangwechsel zwischen dem ersten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges kann die Zugkraft bei geschlossenem zweiten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt werden, wobei die Synchronisation des zu schließenden Schaltelements dabei über eine Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt. Alternativ kann dies aber auch durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine, welche direkt oder indirekt mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem ein weiteres Schaltelement als Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden.
  • Um auch eine Lastschaltungen zwischen dem zweiten und dem dritten, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisieren zu können, muss zunächst von der ersten Variante des zweiten Ganges in die zweite Variante gewechselt werden, wobei die vorgeschaltete Antriebsmaschine dabei bei geschlossenem vierten Schaltelement die Zugkraft aufrecht erhält. Da in der zweiten Variante des zweiten Ganges dann das dritte Schaltelement geschlossen ist, welches auch an der Darstellung des dritten Ganges beteiligt ist, kann in der Folge ein Umschalten zwischen der zweiten Variante des zweiten Ganges und dem dritten Gang unter Last bei Stützen des Abtriebs über die Elektromaschine erfolgen. Ebenso kann auch bei geschlossenem, dritten Schaltelement ein Gangwechsel vom dritten Gang in die erste Variante des vierten Ganges sowie ein Gangwechsel von der ersten Variante des vierten Ganges in die erste Variante des fünften Ganges bei Stützen des Abtriebs über die Elektromaschine und Drehzahlregelung über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden.
  • 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 zweiten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom ersten in den zweiten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den zweiten Gang das zweite Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im zweiten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des zweiten Ganges in die zweite Variante des zweiten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des zweiten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, vierten Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, zweite Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, dritte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Dabei ist außerdem zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine kein separates Schaltelement erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der zweiten Variante des zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des vierten Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist. Zudem wird die zweite Variante des zweiten Ganges benötigt, um unter Last in den dritten Gang schalten zu können. Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den ersten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante in die erste Variante des zweiten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem vierten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des zweiten Ganges ist dann wiederum das zweite Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom zweiten in den ersten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • Entsprechend einer zu dem vorstehend Beschriebenen alternativen Variante der Erfindung, die ebenfalls insbesondere in Kombination mit der Anbindung der Elektromaschine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes realisiert wird, ergeben sich ebenfalls durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente fünf Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. Dabei wird ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements geschaltet, wobei sich der erste Gang zudem noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des ersten und des vierten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Schließen des vierten Schaltelements ergibt. Bei der vierten Variante des ersten Ganges ist die Antriebswelle dann über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, während eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt ist. Insofern kann ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine ohne Betrieb der Elektromaschine realisiert werden, so dass Nulllastverluste der Elektromaschine vermeidbar sind. Bei den Varianten 1 bis 3 des ersten Ganges kann allerdings in vorteilhafter Weise ein Hybridbetrieb aufgrund der zusätzlichen Einbindung der Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des zweiten Schaltelements, wohingegen ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements dargestellt wird. Darüber hinaus kann der dritte Gang noch in einer zweiten Variante durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Schließen des fünften Schaltelements geschaltet werden. Bei der vierten Variante ist die Antriebswelle dann über den zweiten Planetenradsatz und den dritten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, während gleichzeitig eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt ist. Auch hier können dementsprechende Nulllastverluste der Elektromaschine bei einem reinen Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine vermieden werden, wohingegen in den ersten drei Varianten des dritten Ganges eine gleichzeitige Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der Elektromaschine verwirklicht ist.
  • Des Weiteren ergibt sich ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements. Schließlich kann noch ein fünfter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Schließen des zweiten und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des sechsten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Schließen des ersten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden. Bei der dritten Variante ergibt sich dabei bereits der fünfte Gang, da dann die Antriebswelle und die Abtriebswelle direkt über den verblockten, zweiten Planetenradsatz drehfest miteinander gekoppelt sind. In vorteilhafter Weise ist dabei dann eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt, so dass ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert und Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden können. Allerdings ist bei der ersten Variante, der zweiten Variante und der vierten Variante des fünften Ganges eine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine jeweils mit eingebunden, so dass Hybridfunktionen dargestellt werden können.
  • Auch bei der vorstehend beschriebenen Gangbildung kann bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze eine geeignete Übersetzungsreihe dargestellt werden. Bevorzugt beträgt eine Standgetriebeübersetzung des ersten Planetenradsatzes dabei -1,73, eine Standgetriebeübersetzung des zweiten Planetenradsatzes -3,70 sowie eine Standgetriebeübersetzung des dritten Planetenradsatzes -3,13. Auch hier können dabei 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. Insofern kann ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen.
  • Analog zu der ersten Variante der Erfindung können bei Anbindung des Rotors der Elektromaschine an dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes zwei Gänge zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle dargestellt werden. Dabei ergibt sich der erste Gang durch Schließen des zweiten Schaltelements, während der zweite Gang zwischen Rotor der Elektromaschine und Abtriebswelle durch Schließen des dritten Schaltelements geschaltet wird. Im Fall des ersten Ganges ist der Rotor der Elektromaschine dann über den ersten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, während bei dem zweiten Gang eine Koppelung zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle über den ersten und den dritten Planetenradsatz vollzogen ist.
  • Aus dem ersten Gang kann dann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die erste Variante des ersten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in den zweiten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang, in die erste Variante des dritten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges sowie in die zweite Variante des fünften, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden, da auch an diesen jeweils das zweite Schaltelement beteiligt ist.
  • Ebenso kann auch aus dem zweiten Gang ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine realisiert werden, wobei dies in die zweite Variante des ersten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die zweite Variante des dritten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in den vierten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang sowie in die erste Variante des fünften, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges möglich ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann auch bei dieser Variante ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers durch Schließen des ersten Schaltelements verwirklicht werden. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine direkt mit der Antriebswelle gekoppelt, wobei der Rotor bei unmittelbar drehfeste Verbindung mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes gleich schnell läuft wie die Antriebswelle. Ferner 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.
  • Auch sind Lastschaltungen mit Zugkraftstützung realisierbar: beim Gangwechsel zwischen der ersten Variante des ersten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und dem zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann die Zugkraft bei geschlossenem zweiten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt werden, wobei die Synchronisation des zu schließenden Schaltelements dabei über eine Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt. Alternativ kann dies aber auch durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine, welche direkt oder indirekt mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem ein weiteres Schaltelement als Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden. Ebenso kann auch bei einem Gangwechsel zwischen dem zweiten, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges ein Stützen der Zugkraft über die Elektromaschine bei geschlossenem, zweiten Schaltelement verwirklicht werden.
  • Um auch eine Lastschaltung zwischen dem dritten und dem vierten, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisieren zu können, muss zunächst von der ersten Variante des dritten Ganges in die zweite Variante gewechselt werden, wobei die vorgeschaltete Antriebsmaschine dabei bei geschlossenem fünften Schaltelement die Zugkraft aufrecht erhält. Da in der zweiten Variante des dritten Ganges dann das dritte Schaltelement geschlossen ist, welches auch an der Darstellung des vierten Ganges beteiligt ist, kann in der Folge ein Umschalten zwischen der zweiten Variante des dritten Ganges und dem vierten Gang unter Last bei Stützen des Abtriebs über die Elektromaschine erfolgen. Ebenso kann auch bei geschlossenem, dritten Schaltelement ein Gangwechsel vom vierten Gang in die erste Variante des fünften Ganges bei Stützen des Abtriebs über die Elektromaschine und Drehzahlregelung über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann außerdem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des dritten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom zweiten in den dritten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den dritten Gang das zweite Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im dritten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des dritten Ganges in die zweite Variante des dritten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des dritten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, fünften Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, zweite Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, dritte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Dabei ist außerdem zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine kein separates Schaltelement erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der zweiten Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des fünften Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist. Zudem kann die zweite Variante des dritten Ganges für eine Lastschaltung in den vierten Gang genutzt werden. Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante in die erste Variante des dritten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem fünften Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des dritten Ganges ist dann wiederum das zweite Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • 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. Allerdings können im Rahmen der Erfindung auch einzelne oder mehrere Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein, wie beispielsweise als Lamellenschaltelemente.
  • 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. Besonders bevorzugt liegen aber alle drei Planetenradsätze als Minus-Planetensätze vor.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement und andererseits das dritte Schaltelement betätigt werden. Dies hat den Vorteil, dass durch dieses Zusammenfassen die Anzahl an Betätigungselementen reduziert und damit auch der Herstellungsaufwand gemindert werden kann.
  • Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Variante sind das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das vierte Schaltelement und andererseits das fünfte Schaltelement betätigt werden. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, indem durch das Zusammenfassen der beiden Schaltelemente zu einem Schaltelementpaar eine Betätigungseinrichtung für beide Schaltelemente verwendet werden kann.
  • Weiter alternativ oder auch ergänzend zu einer oder beiden vorgenannten Varianten sind zudem das erste Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement und andererseits das sechste Schaltelement betätigt werden. Auch hier kann durch ein Zusammenfassen der beiden Schaltelemente und deren Betätigung über ein gemeinsames Betätigungselement der Herstellungsaufwand reduziert werden. Allerdings lässt sich in diesem Fall dann nicht die vierte Variante des fünften, zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges verwirklichen, da das erste und das sechste Schaltelement dann nicht zeitgleich betätigt werden können.
  • Besonders bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zumindest die beiden erstgenannten Schaltelementpaare, insbesondere aber alle drei Schaltelementpaare verwirklicht, so dass die sechs Schaltelemente des Getriebes über nur drei Betätigungselemente betätigt werden können. Hierdurch lässt sich ein besonders niedriger Herstellungsaufwand des Getriebes realisieren.
  • 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 insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine und der ersten 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 Hybrid- oder Elektrofahrzeug und ist dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine 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 bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und dem 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 ggf. vorhandener Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes „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 mit gleichbleibender Drehzahlabhängigkeit 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 angebundenen Bauelemente ggf. 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 eine schematische Ansicht eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 3 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 2;
    • 4 ein alternatives, beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 2;
    • 5 und 6 je eine schematische Ansicht jeweils eines Getriebes, wie es jeweils ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 7 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 5 und 6;
    • 8 ein alternatives, beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 5 und 6; und
    • 9 bis 14 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2, 5 und 6.
  • 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 je ein Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als je ein Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und auch 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 Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, 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.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt sechs Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D, eines fünften Schaltelements E und eines sechsten Schaltelements F. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D, E und F jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind das erste Schaltelement A, das dritte Schaltelement C, das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F jeweils als Kupplungen gestaltet, während das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D als Bremsen vorliegen.
  • Eine Antriebswelle GW1 des Getriebes G steht permanent drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung und kann durch Schließen des ersten Schaltelements A drehfest mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden. Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist hierbei ständig drehfest mit einem Rotor R der Elektromaschine EM verbunden, deren Stator S ständig an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, bei welchem es sich bevorzugt um das Getriebegehäuse oder einen Teil des Getriebegehäuses handelt. Eine Abtriebswelle GWA des Getriebes G verbindet das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1, das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest miteinander.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, kann das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 durch Schließen des zweiten Schaltelements B am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden, wobei das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 außerdem durch Betätigen des dritten Schaltelements C drehfest mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden werden kann. Das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 kann darüber hinaus über das fünfte Schaltelement E drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung gebracht werden, welches außerdem durch Schließen des vierten Schaltelements D am drehfesten Bauelement GG festsetzbar ist. Durch Betätigen des sechsten Schaltelements F werden das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander verbunden, was ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 zur Folge hat. Schließlich ist noch das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig am drehfesten Bauelement GG festgesetzt.
  • Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GWA bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GWA-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 GWA-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 GWA-A der Abtriebswelle GWA an demselben axialen Ende liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Zudem sind die Antriebswelle GW1 und die Abtriebswelle GWA koaxial zueinander liegend angeordnet.
  • Die Planetenradsätze P1, P2 und P3 liegen ebenfalls koaxial zu der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA, wobei sie auf die Anschlussstelle GW1 -A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2 und schließlich dritter Planetenradsatz P3 angeordnet sind. Ebenso ist auch die Elektromaschine EM koaxial zu den Planetenradsätzen P1, P2 und P3 und damit auch der Antriebswelle GW1 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die Elektromaschine EM dabei axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen ist.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C weitestgehend gemeinsam mit dem ersten Planetenradsatz P1 in einer Ebene angeordnet, indem das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C axial im Wesentlichen auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesem platziert sind. Des Weiteren liegen das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2, wobei das erste Schaltelement A dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem sechsten Schaltelement F vorgesehen ist. Schließlich sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet, wobei das vierte Schaltelement D dabei axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem fünften Schaltelement E platziert ist.
  • Das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe platziert und weisen ein gemeinsames Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement B und andererseits das dritte Schaltelement C betätigt werden kann. Insofern sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst.
  • Ebenso sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet und zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem vierten Schaltelement D und dem fünften Schaltelement E ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das vierte Schaltelement D und zum anderen das fünfte Schaltelement E betätigt werden kann.
  • Schließlich sind auch das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst, indem sie axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert sind und ein gemeinsames Betätigungselement aufweisen. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement A sowie andererseits das sechste Schaltelement F in einen betätigten Zustand überführt werden.
  • In 3 ist ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe G aus 2 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA insgesamt fünf Gänge 1 bis 5.3 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A bis F in welchem der Gänge 1 bis 5.3 jeweils geschlossen ist. Dabei ist dieses Schaltschema insbesondere für eine Ausführung des Getriebes G geeignet, bei welcher der erste Planetenradsatz P1 eine Standgetriebeübersetzung von -3,70, der zweite Planetenradsatz P2 eine Standgetriebeübersetzung von -1,73 sowie der dritte Planetenradsatz P3 eine Standgetriebeübersetzung von -3,13 aufweist.
  • Wie in 3 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B geschaltet. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 2.1 durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D, wobei sich der zweite Gang zudem noch in einer zweiten Variante 2.2 durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D, in einer dritten Variante 2.3 durch Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D sowie in einer vierten Variante 2.4 durch Betätigen des vierten Schaltelements D ergibt. Während bei den ersten drei Varianten 2.1 bis 2.3 die Elektromaschine EM jeweils mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der letzten Variante 2.4 abgekoppelt. Dadurch können Nulllastverluste der Elektromaschine EM vermieden werden, während die Antriebswelle GW1 über das vierte Schaltelement D mittels des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt ist.
  • Der dritte Gang 3 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wird durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C geschaltet. Zudem wird der vierte Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 4.1 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E dargestellt, wobei der vierte Gang darüber hinaus noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E, in einer dritten Variante 4.3 durch Schließen des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E sowie in einer vierten Variante 4.4 durch Betätigen des fünften Schaltelements E geschaltet werden kann. Bei der Variante 4.4 ist die Antriebswelle GW1 dann über den zweiten Planetenradsatz P2 und den dritten Planetenradsatz P3 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, ohne dass die Elektromaschine EM in den Kraftfluss eingebunden ist. Dementsprechend können hierdurch Nulllastverluste der Elektromaschine EM vermieden werden. In den Varianten 4.1 bis 4.3 ist die Elektromaschine EM hingegen jeweils mit eingebunden, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz von Verbrennungskraftmaschine VKM und Elektromaschine EM gefahren werden kann.
  • Schließlich ergibt sich der fünfte Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 5.1 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F, in einer zweiten Variante 5.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F sowie in einer dritten Variante 5.3 lediglich durch Schließen des sechsten Schaltelements F. Während bei den ersten beiden Varianten 5.1 und 5.2 jeweils die Elektromaschine EM mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der dritten Variante 5.3 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM im Betrieb nicht mitlaufen muss und somit Nulllastverluste vermieden werden können.
  • Obwohl die Schaltelemente A bis F jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und der ersten Variante 2.1 des zweiten Ganges unter Last realisiert werden, da an beiden jeweils das zweite Schaltelement B beteiligt ist. Im zweiten Gang muss dann vor einer weiteren Hochschaltung in den dritten Gang 3 zwischen den Varianten 2.1 und 2.2 gewechselt werden, wobei die Verbrennungskraftmaschine VKM hierbei die Zugkraft über das geschlossene, vierte Schaltelement D aufrecht erhält und zwischen dem zweiten Schaltelement B und dem dritten Schaltelement C gewechselt wird.
  • Nach einem Wechsel in die Variante 2.2 des zweiten Ganges kann dann unter Last zwischen der zweiten Variante 2.2 des zweiten Ganges und dem dritten Gang 3, sowie im Weiteren auch zwischen dem dritten Gang 3 und der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges sowie zwischen der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges und der ersten Variante 5.1 des fünften Ganges unter Last gewechselt werden, da an diesen jeweils das dritte Schaltelement C beteiligt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei jeweils 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.
  • Das Getriebe G aus 2 kann 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 GWA wirksam ist und zu dessen Darstellung das zweite Schaltelement B in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist. Dadurch wird der Rotor R über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 in diesem Fall der Übersetzung des ersten, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges 1 entspricht.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 jeweils ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den ersten Gang 1, in die erste Variante 2.1 des zweiten Ganges, in die zweite Variante 4.2 des vierten Ganges und auch in die zweite Variante 5.2 des fünften Ganges vorgenommen werden, da auch in jedem dieser Gänge jeweils das zweite Schaltelement B geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Zudem kann noch zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GWA ein zweiter Gang E2 dargestellt werden, zu dessen Darstellung das dritte Schaltelement C zu schließen ist. Dadurch wird bei dem Getriebe G aus 2 die Abtriebswelle GWA dann über den ersten Planetenradsatz P1 im Zusammenspiel mit dem dritten Planetenradsatz P3 mit dem Rotor R der Elektromaschine EM gekoppelt. Eine Übersetzung dieses Ganges E2 entspricht in diesem Fall der Übersetzung des dritten Ganges 3 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA.
  • Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in die zweite Variante 2.2 des zweiten Ganges, in den dritten Gang 3, in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges sowie in die erste Variante 5.1 des fünften Ganges vollzogen werden, da an diesen jeweils das dritte Schaltelement C beteiligt ist. Dadurch kann auch hier von einem rein elektrischen Fahren zügig in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des ersten Schaltelements A eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements A ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und damit auch der Rotor R der Elektromaschine EM drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA, wobei der Rotor R dabei gleich schnell dreht wie die Antriebswelle GW1. 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.
  • Zudem kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom ersten Gang in den zweiten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den zweiten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren in der ersten Variante 2.1 des zweiten Ganges. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im zweiten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 2.1 des zweiten Ganges in die zweite Variante 2.2 umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem, vierten Schaltelement D. Dazu wird das dann lastfreie, zweite Schaltelement B ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, dritte Schaltelement C eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Die Umschaltung in die zweite Variante 2.2 hat zudem den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des vierten Schaltelements D auch ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Trennkupplung jederzeit abgekoppelt werden kann, während die Elektromaschine EM das Fahrzeug antreibt oder bremst. Zudem kann ausgehend von der zweiten Variante 2.2 des zweiten Ganges eine Lastschaltung in den dritten Gang 3 verwirklicht werden. Des Weiteren kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom zweiten Gang in den ersten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante 2.2 in die erste Variante 2.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem vierten Schaltelement D erhält. In der ersten Variante 2.1 des zweiten Ganges ist dann wiederum das zweite Schaltelement B geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom zweiten Gang in den ersten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine EM zu stützen.
  • Ferner zeigt 4 ein alternatives, beispielhaftes Schaltschema, wie es ebenfalls bei dem Getriebe G aus 2 realisiert werden kann. Auch hier können zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA insgesamt fünf Gänge 1 bis 5.3 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas erneut mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A bis F in welchem der Gänge 1 bis 5.3 jeweils geschlossen ist. Besonders bevorzugt weist bei Realisierung dieses Schaltschemas der erste Planetenradsatz P1 eine Standgetriebeübersetzung von -1,73, der zweite Planetenradsatz P2 eine Standgetriebeübersetzung von -3,70 sowie der dritte Planetenradsatz eine Standgetriebeübersetzung von -3,13 auf.
  • Dabei wird ein erster Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 1.1 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D geschaltet, wobei sich der erste Gang zudem noch in einer zweiten Variante 1.2 durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D, in einer dritten Variante 1.3 durch Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D sowie in einer vierten Variante 1.4 durch Betätigen des vierten Schaltelements D ergibt. Während bei den ersten drei Varianten 1.1 bis 1.3 die Elektromaschine EM jeweils mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der letzten Variante 1.4 abgekoppelt. Dadurch können Nulllastverluste der Elektromaschine EM vermieden werden, während die Antriebswelle GW1 über das vierte Schaltelement D mittels des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt ist. Der zweite Gang 2 ergibt sich zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B.
  • Wie ferner in 4 zu erkennen ist, wird der dritte Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 3.1 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E dargestellt, wobei der dritte Gang darüber hinaus noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E, in einer dritten Variante 3.3 durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E sowie in einer vierten Variante 3.4 durch Schließen des fünften Schaltelements E geschaltet werden kann. Bei der Variante 3.4 ist die Antriebswelle GW1 dann über den zweiten Planetenradsatz P2 und den dritten Planetenradsatz P3 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, ohne dass die Elektromaschine EM in den Kraftfluss eingebunden ist. Dementsprechend können hierdurch Nulllastverluste der Elektromaschine EM vermieden werden. In den Varianten 3.1 bis 3.3 ist die Elektromaschine EM hingegen jeweils mit eingebunden, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz von Verbrennungskraftmaschine VKM und Elektromaschine EM gefahren werden kann. Zudem wird der vierte Gang 4 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C dargestellt.
  • Schließlich ergibt sich der fünfte Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 5.1 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F, in einer zweiten Variante 5.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F sowie in einer dritten Variante 5.3 lediglich durch Schließen des sechsten Schaltelements F. Während bei den ersten beiden Varianten 5.1 und 5.2 jeweils die Elektromaschine EM mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der dritten Variante 5.3 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM im Betrieb nicht mitlaufen muss und somit Nulllastverluste vermieden werden können.
  • Auch bei dem Schaltschema nach 4 können Lastschaltungen verwirklicht werden: so kann eine Schaltung zwischen der ersten Variante 1.1 des ersten Ganges und dem zweiten Gang 2 unter Last stattfinden, da an beiden jeweils das zweite Schaltelement B beteiligt ist. Ebenso kann auch eine Lastschaltungen zwischen dem zweiten Gang 2 und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges verwirklicht werden, da auch hier jeweils das zweite Schaltelement B betätigt ist.
  • Im dritten Gang muss dann vor einer weiteren Hochschaltung in den vierten Gang 4 zwischen den Varianten 3.1 und 3.2 gewechselt werden, wobei die Verbrennungskraftmaschine VKM hierbei die Zugkraft über das geschlossene fünfte Schaltelement E aufrecht erhält und zwischen dem zweiten Schaltelement B und dem dritten Schaltelement C gewechselt wird. Nach einem Wechsel in die Variante 3.2 des dritten Ganges kann dann unter Last zwischen der zweiten Variante 3.2 des dritten Ganges und dem vierten Gang 4, sowie im Weiteren auch zwischen dem vierten Gang 4 und der ersten Variante 5.1 des fünften Ganges unter Last gewechselt werden, da an diesen jeweils das dritte Schaltelement C beteiligt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei jeweils 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.
  • Zudem können auch bei dem Schaltschema nach 4 zwei Gänge E1 und E2 zwischen dem Rotor R und der Abtriebswelle GWA realisiert werden: so ist zum Schalten des ersten Ganges E1 das zweite Schaltelement B zu schließen, wodurch der Rotor R über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt wird. Die Übersetzung des ersten Ganges E1 entspricht dabei der Übersetzung des ersten, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 jeweils ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in die erste Variante 1.1 des ersten Ganges, in den zweiten Gang 2, in die erste Variante 3.1 des dritten Ganges und auch in die zweite Variante 5.2 des fünften Ganges vorgenommen werden, da auch in jedem dieser Gänge jeweils das zweite Schaltelement B geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Ferner kann zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GWA der zweite Gang E2 dargestellt werden, zu dessen Darstellung das dritte Schaltelement C zu schließen ist. Dadurch wird die Abtriebswelle GWA dann über den ersten Planetenradsatz P1 im Zusammenspiel mit dem dritten Planetenradsatz P3 mit dem Rotor R der Elektromaschine EM gekoppelt. Eine Übersetzung dieses Ganges E2 entspricht der Übersetzung des dritten Ganges 3 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA.
  • Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in die zweite Variante 1.2 des ersten Ganges, in die zweite Variante 3.2 des dritten Ganges, in den vierten Gang 4 sowie in die erste Variante 5.1 des fünften Ganges vollzogen werden, da an diesen jeweils das dritte Schaltelement C beteiligt ist. Dadurch kann auch hier von einem rein elektrischen Fahren zügig in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann, analog zu dem Schaltschema nach 3, durch Schließen des ersten Schaltelements A eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. So ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und damit auch der Rotor R der Elektromaschine EM im geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements A drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA, wobei der Rotor R dabei gleich schnell dreht wie die Antriebswelle GW1. 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.
  • Auch bei dem Schaltschema nach 4 kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb herbeigeführt werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom zweiten Gang 2 in den dritten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den dritten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren in der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im dritten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges in die zweite Variante 3.2 umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem, fünften Schaltelement E. Dazu wird das dann lastfreie, zweite Schaltelement B ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, dritte Schaltelement C eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Die Umschaltung in die zweite Variante 3.2 hat zudem den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des fünften Schaltelements E auch ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Trennkupplung jederzeit abgekoppelt werden kann, während die Elektromaschine EM das Fahrzeug antreibt oder bremst. Des Weiteren kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang 2 vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante 3.2 in die erste Variante 3.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem fünften Schaltelement E erhält. In der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges ist dann wiederum das zweite Schaltelement B geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang 2 die Zugkraft über die Elektromaschine EM zu stützen.
  • Des Weiteren geht aus 5 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen der Variante aus 2, wobei im Unterschied dazu ein sechstes Schaltelement F nun im betätigten Zustand das erste Element E12 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander verbindet und hierdurch das Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 herbeigeführt. Zudem ist das sechste Schaltelement F nun nicht mehr mit dem ersten Schaltelement A zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst und liegt des Weiteren axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem vierten Schaltelement D. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 6 ist eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung gezeigt, wobei auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Zudem entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit ebenfalls weitestgehend der Variante aus 2, mit dem Unterschied, dass ein sechstes Schaltelement F nun bei Betätigung das zweite Element E22 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander in Verbindung bringt, wodurch es zu einem Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 kommt. Erneut ist das sechste Schaltelement F dabei nicht mehr mit dem ersten Schaltelement A zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, so dass das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F auch unabhängig voneinander betätigt werden können. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 der Variante nach 2 so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 7 und 8 zeigen jeweils je ein beispielhaftes Schaltschema, wie es jeweils bei den Getrieben G aus den 5 und 6 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht das Schaltschema nach 7 weitestgehend dem Schaltschema nach 3, während das Schaltschema nach 8 im Wesentlichen dem Schaltschema nach 4 nachempfunden ist. So unterscheiden sich die Schaltschemata nach 7 und 8 von denen nach 3 und 4 lediglich dadurch, dass jeweils noch eine vierte Variante 5.4 des fünften Ganges durch Schließen des ersten Schaltelements A und des sechsten Schaltelements F verwirklicht werden kann. Grund hierfür ist, dass bei den Getrieben G aus 5 und 6 das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F unabhängig voneinander und damit auch gleichzeitig betätigt werden können. Ansonsten entspricht das Schaltschema nach 7 dem Schaltschema nach 3 und das Schaltschema nach 8 dem Schaltschema nach 4, so dass auf das hierzu jeweils beschriebene jeweils Bezug genommen wird.
  • Schließlich zeigen noch die 9 bis 14 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2, 5 und 6. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten der Elektromaschine EM. So ist in 9 die Elektromaschine EM nicht koaxial zu dem jeweiligen - vorliegend nicht weiter im Detail 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 an dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 angebunden. Das Stirnrad SR1 steht dann mit dem Stirnrad SR2 im Zahneingriff, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM1 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 RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 9 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe, 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 dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 angebunden. 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 11 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 an dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 angebunden. 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 12 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 11, 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 12 sonst der Variante nach 11, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 13 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 5 und 6, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen ist. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 12 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 13 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS drehfest angebunden, wobei diese Anbindung dabei an dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 vollzogen ist. 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 14 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 5 und 6, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 13 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 14 sonst der Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 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
    A
    Erstes Schaltelement
    B
    Zweites Schaltelement
    C
    Drittes Schaltelement
    D
    Viertes Schaltelement
    E
    Fünftes Schaltelement
    F
    Sechstes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    1.1
    Erster Gang
    1.2
    Erster Gang
    1.3
    Erster Gang
    1.4
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    2.1
    Zweiter Gang
    2.2
    Zweiter Gang
    2.3
    Zweiter Gang
    2.4
    Zweiter Gang
    3
    Dritter Gang
    3.1
    Dritter Gang
    3.2
    Dritter Gang
    3.3
    Dritter Gang
    3.4
    Dritter Gang
    4
    Vierter Gang
    4.1
    Vierter Gang
    4.2
    Vierter Gang
    4.3
    Vierter Gang
    4.4
    Vierter Gang
    5.1
    Fünfter Gang
    5.2
    Fünfter Gang
    5.3
    Fünfter Gang
    5.4
    Fünfter Gang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter Gang
    GW1
    Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GWA
    Abtriebswelle
    GWA-A
    Anschlussstelle
    EM
    Elektromaschine
    5
    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
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2006058149 A1 [0003]

Claims (14)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GWA), 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 (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D), ein fünftes (E) und ein sechstes Schaltelement (F) vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung fünf Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) darstellbar sind, und wobei die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden und über das erste Schaltelement (A) drehfest mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Abtriebswelle (GWA) das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1), das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest miteinander verbindet, - dass das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) mittels des zweiten Schaltelements (B) festsetzbar sowie über das dritte Schaltelement (C) drehfest mit dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbindbar ist, - dass das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mittels des vierten Schaltelements (D) festsetzbar sowie über das fünfte Schaltelement (E) drehfest mit dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) in Verbindung bringbar ist, - und dass das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) festgesetzt ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (F) im betätigen Zustand das erste Element (E12) und das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) oder das erste Element (E12) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) oder das zweite Element (E22) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander verbindet.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zudem eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, deren Rotor (R) drehfest mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) gekoppelt ist.
  4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) - ein erster Gang (1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), - ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (2.1) durch Schließen des zweiten (B) und des vierten Schaltelements (D), in einer zweiten Variante (2.2) durch Betätigen des dritten (C) und des vierten Schaltelements (D), in einer dritten Variante (2.3) durch Schließen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D) sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des vierten Schaltelements (D), - ein dritter Gang (3) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), - ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (4.1) durch Betätigen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E), in einer zweiten Variante (4.2) durch Schließen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E), in einer dritten Variante (4.3) durch Betätigen des ersten (A) und des fünften Schaltelements (E) sowie in einer vierten Variante (4.4) durch Schließen des fünften Schaltelements (E), - sowie ein fünfter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (5.1) durch Schließen des dritten (C) und des sechsten Schaltelements (F), in einer zweiten Variante (5.2) durch Betätigen des zweiten (B) und des sechsten Schaltelements (F), in einer dritten Variante (5.3) durch Schließen des sechsten Schaltelements (F) sowie in einer vierten Variante (5.4) durch Betätigen des ersten (A) und des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) - ein erster Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (1.1) durch Schließen des zweiten (B) und des vierten Schaltelements (D), in einer zweiten Variante (1.2) durch Betätigen des dritten (C) und des vierten Schaltelements (D), in einer dritten Variante (1.3) durch Schließen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D) sowie in einer vierten Variante (1.4) durch Betätigen des vierten Schaltelements (D), - ein zweiter Gang (2) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), - ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (3.1) durch Betätigen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E), in einer zweiten Variante (3.2) durch Schließen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E), in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des ersten (A) und des fünften Schaltelements (E) sowie in einer vierten Variante (3.4) durch Schließen des fünften Schaltelements (E), - ein vierte Gang (4) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), - sowie ein fünfter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (5.1) durch Schließen des dritten (C) und des sechsten Schaltelements (F), in einer zweiten Variante (5.2) durch Betätigen des zweiten (B) und des sechsten Schaltelements (F), in einer dritten Variante (5.3) durch Schließen des sechsten Schaltelements (F) sowie in einer vierten Variante (5.4) durch Betätigen des ersten (A) und des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  6. Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Gang (E1) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des zweiten Schaltelements (B) sowie ein zweiter Gang (E2) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des dritten Schaltelements (C) ergibt.
  7. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  8. 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.
  9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) zu einem Schaltelementpaar (SP1) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement (B) und andererseits das dritte Schaltelement (C) betätigbar ist.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) zu einem Schaltelementpaar (SP2) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das vierte Schaltelement (D) und andererseits das fünfte Schaltelement (E) betätigbar ist.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das sechste Schaltelement (F) zu einem Schaltelementpaar (SP3) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement (A) und andererseits das sechste Schaltelement (F) betätigbar ist.
  13. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das erste Schaltelement (A) geschlossen wird.
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