DE102018215237A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Johannes Kaltenbach
Matthias Horn
Uwe Griesmeier
Thomas Martin
Fabian Kutter
Michael Wechs
Jens Moraw
Gerhard Niederbrucker
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM1), eine erste Antriebswelle (GW1), eine zweite Antriebswelle (GW2), eine Abtriebswelle (GWA), zwei Planetenradsätze (P1, P2, P3) sowie zumindest fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E), wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünft Schaltelemente (A, B, C, D, E) unterschiedliche Gänge schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine (EM1) unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G) und Verfahren zum Betreiben desselbigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite 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 und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
  • Aus der DE 10 2014 218 610 A1 geht ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug hervor, welches neben einer ersten Antriebswelle und einer Abtriebswelle drei Planetenradsätze sowie eine Elektromaschine umfasst. Des Weiteren sind bei einer Variante sechs Schaltelemente vorgesehen, über welche unterschiedliche Kraftflüsse von der ersten Antriebswelle zur Abtriebswelle unter Darstellung unterschiedlicher Gänge verwirklicht und zudem unterschiedliche Einbindungen der Elektromaschine gestaltet werden können. Hierbei kann auch ein rein elektrisches Fahren durch alleinigen Antrieb über die Elektromaschine dargestellt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang ist zudem Gegenstand von Anspruch 19. Des Weiteren hat der Anspruch 20 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei jedem der Planetenradsätze dabei bevorzugt jeweils ein erstes Element, jeweils ein zweites Element und jeweils ein drittes Element zugeordnet sind. Zudem sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Besonders bevorzugt können dabei vom Übersetzungsverhältnis zumindest vier unterschiedliche Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle gebildet werden. Ferner steht ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung.
  • 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 bevorzugt axial im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine herstellende Anschlussstelle der ersten Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang .
  • Alternativ dazu kann ein Abtrieb des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der ersten 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 ersten Antriebswelle ausgestaltet, so dass Antrieb und Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert sind. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und schließlich dritter Planetenradsatz angeordnet. Im Sinne der Erfindung kann hierbei aber auch in axialer Richtung eine anderweitige Anordnung der Planetenradsätze getroffen sein, sofern die Anbindung der Elemente der Planetenradsätze dies ermöglicht.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit der ersten Antriebswelle verbindbar ist sowie mittels des fünften Schaltelements mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist.
  • Zudem ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgesetzt. Weiterhin ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mittels des ersten Schaltelements an dem drehfesten Bauteil festsetzbar. Zudem ist die zweite Antriebswelle sowohl mit einem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes als auch mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden.
  • Darüber hinaus ist die erste Antriebswelle mittels des dritten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar sowie über das vierte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung bringbar.
  • Durch Schließen des ersten Schaltelements wird demnach das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgesetzt. Durch Schließen des zweiten Schaltelements wird die erste Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und damit mit der Abtriebswelle verbunden, während ein Betätigen des dritten Schaltelements eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und der ersten Antriebswelle zur Folge hat. Das vierte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und die erste Antriebswelle drehfest miteinander, wohingegen ein Schließen des fünften Schaltelements eine drehfeste Verbindung des zweiten Elements des zweiten Planetenradsatzes und des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes nach sich zieht.
  • Das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement liegen dabei 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.
  • Das erste Schaltelement kann insbesondere als Bremse vorliegen, welche bei Betätigung das erste Element des zweiten Planetenradsatzes festsetzt und in der Folge an einer Drehbewegung hindert.
  • 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 drehfest 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.
  • Unter der „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine derartige Verbindung zu verstehen, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der zweiten Antriebswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente vier, vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle. So kann ein erster Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements dargestellt werden, in welchem ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung einer an der ersten Antriebswelle anknüpfenden Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine stattfindet. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements. Dabei wird auch jeweils ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine realisiert.
  • Zudem kann ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des zweiten Schaltelements geschaltet werden. Darüber hinaus kann der dritte Gang noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des vierten und des fünften Schaltelements, in einer vierten Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelements geschaltet werden.
  • Ein dritter Gang ergibt sich zudem in einer weiteren variante durch Schließen des zweiten Schaltelements. Denn der dritte Gang ergibt sich bereits durch Schließen des zweiten Schaltelements, da dann die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes über den ersten Planetenradsatz miteinander gekoppelt sind, so dass ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann. Hierbei kann zudem die Elektromaschine abgekoppelt werden, da in diesem Fall nur das zweite Schaltelement mit Drehmoment belastet ist und außerdem die zweite Antriebswelle stillstehen kann. Hierdurch können Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden. Allerdings hat ein Schalten in die ersten fünf Varianten des dritten Ganges den Vorteil, dass die Elektromaschine mit eingebunden ist und hierdurch ein hybridisches Fahren stattfinden kann.
  • Ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle kann zudem durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements geschaltet werden.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. 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.
  • Aufgrund der Verbindung der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle des Getriebes lassen sich außerdem unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen:
    • So kann ein erster Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden, wobei sich dieser erste Gang durch Schließen des ersten Schaltelements ergibt. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes über den ersten Planetenradsatz mit dem zweiten Planetenradsatz und damit mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung dieses ersten Ganges dabei einer Übersetzung des zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht.
  • Außerdem kann noch ein zweiter Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren realisiert werden. Dabei ist zum Schalten dieses zweiten Ganges das fünfte Schaltelement zu betätigen. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle ebenfalls mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes über den ersten Planetenradsatz mit dem zweiten Planetenradsatz und damit mit der Abtriebswelle gekoppelt. Eine Übersetzung dieses zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht dabei einer Übersetzung des vierten Ganges zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle.
  • Ausgehend von einem rein elektrischen Fahren im ersten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang, in den zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges, sowie in die erste Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da an diesen jeweils das erste Schaltelement beteiligt, ist.
  • Ebenso kann auch aus dem zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die zweite oder in die dritte Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges, sowie in den vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang erfolgen.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das dritte Schaltelement geschlossen und damit eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle und damit auch eine Koppelung mit der Elektromaschine hergestellt wird. Gleichzeitig ist dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Des Weiteren können Lastschaltungen mit Zugkraftstützung dargestellt werden: beim Gangwechsel zwischen dem ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang kann die Zugkraft bei geschlossenem, ersten 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, die direkt oder indirekt mit der ersten Antriebswelle wirkverbunden sein kann. 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 ein Gangwechsel unter Last zwischen dem zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges bei geschlossenem, ersten Schaltelement stattfinden.
  • Zudem kann ein Gangwechsel unter Last zwischen der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und dem vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang bei geschlossenem, fünften Schaltelement 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 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 erste Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine in der ersten Variante des dritten Ganges 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, zweiten Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, fünfte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Dabei ist zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine kein separates Schaltelement erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des zweiten Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksam ist.
  • Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante in die erste Variante des driten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem zweiten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des dritten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass ein sechstes Schaltelement vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der ersten Antriebswelle zu verbinden. Hierdurch kann ein elektrodynamisches Anfahren (EDA-Modus) für Vorwärtsfahrt realisiert werden. EDA bedeutet, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, Drehzahl der Elektromaschine und der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle stattfindet, sodass ein Anfahren aus dem Stillstand bei laufendem Verbrennungsmotor möglich ist. Dabei stützt die EM ein Drehmoment ab. Um den EDA-Modus zu schalten, ist allein das sechste Schaltelement geschlossen, wodurch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden wird. In diesem Modus ergibt sich eine Übersetzung des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine, die höher ist als die des ersten Ganges. Das bedeutet, dass dieser Modus die Spreizung des Getriebes erweitert.
  • Durch das Vorsehen des sechsten Schaltelements ergeben sich zudem zwei weitere Varianten des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges. So ergibt sich eine sechste Variante durch Schließen des zweiten und sechsten Schaltelements. Eine siebte Variante ergibt sich durch Schließen des dritten und sechsten Schaltelements.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass ein siebtes Schaltelement vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, den zweiten Planetenradsatz zu verblocken. Ist ein Planetenradsatz verblockt so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl stets Eins. Anders ausgedrückt läuft der Planetenradsatz als Block um.
  • Die Verlockung kann derart erfolgen, dass das siebte Schaltelement
    • - das erste mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes,
    • - das erste mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes, oder
    • - das zweite mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet.
  • Ist das siebte Schaltelement betätigt, so ergibt sich ein dritter Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle. Die Übersetzung des dritten E-Gangs liegt zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Gang.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das siebte Schaltelement in keinem funktionellen Zusammenhang mit dem sechsten Schaltelement steht, sodass das siebte Schaltelement mit aber auch ohne sechstes Schaltelement in einem vorstehend beschriebenen Getriebe zur Anwendung kommen kann.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass eine weitere Elektromaschine vorgesehen ist, deren Rotor an der ersten Antriebswelle angebunden ist. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass hierdurch weitere Fahrzustände verwirklicht werden können. Zudem kann hierdurch ggf. unmittelbar ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine realisiert werden, wenn diese als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. Darüber hinaus kann die zusätzliche Elektromaschine die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei der Synchronisation von Schaltelementen unterstützen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die erste Antriebswelle über ein achtes Schaltelement drehfest mit einer Anschlusswelle verbunden werden, die innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges dann wiederum bevorzugt mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Das achte Schaltelement kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Klauenkupplung vor. Über das achte Schaltelement kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine dementsprechend auch vollständig vom Getriebe abgekoppelt werden, so dass ein rein elektrischer Betrieb problemlos realisierbar ist.
  • Bei Vorsehen des achten Schaltelements, kann der dritte E-Gang alternativ auch durch Schließen des zweiten und sechsten Schaltelements realisiert werden, wenn gleichzeitig das achte Schaltelement die Verbrennungskraftmaschine von der Antriebswelle abkoppelt. In diesem Fall ist kein vorstehend beschriebenes siebtes Schaltelement erforderlich, um den dritten E-Gang zu realisieren.
  • 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. Bevorzugt ist dabei auch das gegebenenfalls vorgesehene siebte Schaltelement als kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt. Prinzipiell könnte aber auch ein Schaltelement oder könnten mehrere Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als Lamellenschaltelemente, gestaltet sein.
  • 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. Im Rahmen der Erfindung sind die drei Planetenradsätze jedoch bevorzugt jeweils als Minus-Planetensatz ausgeführt.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste Schaltelement und das fünfte 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 fünfte 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 zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement und andererseits das dritte 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.
  • Alternativ zu der vorstehend genannten Variante, sind das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement und andererseits das vierte 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 den beiden vorgenannten Varianten sind das vierte Schaltelement und das sechste 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 sechste Schaltelement betätigt werden. Auch hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, da somit ein Betätigen der beiden Schaltelemente über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung stattfinden kann.
  • Weiter alternativ oder auch ergänzend zu den beiden vorgenannten Varianten sind das dritte Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das dritte Schaltelement und andererseits das sechste Schaltelement betätigt werden. Auch hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, da somit ein Betätigen der beiden Schaltelemente über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung stattfinden kann.
  • Besonders bevorzugt sind, bei Vorliegen von sechs Schaltelementen, alle drei vorgenannten Schaltelementpaare realisiert, so dass die sechs Schaltelemente des Getriebes über lediglich drei Betätigungselemente betätigt werden können. Hierdurch lässt sich ein besonders niedriger Herstellungsaufwand verwirklichen.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden. Alternativ dazu ist es eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass der Rotor über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Die Elektromaschine kann entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt sein, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein. Bei einer koaxialen Anordnung der Elektromaschine können die beiden Planetenradsätze dann zudem weiter bevorzugt 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.
  • Ist zudem eine weitere Elektromaschine vorgesehen, so kann auch ein Rotor dieser weiteren Elektromaschine entweder unmittelbar drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden oder aber über zumindest eine Übersetzungsstufe mit der ersten Antriebswelle gekoppelt sein. Bei der zumindest einen Übersetzungsstufe kann es sich dabei um eine Stirnrad- oder Planetenstufe oder auch einen Zugmitteltrieb handeln. Zudem kann die weitere Elektromaschine dabei koaxial oder auch achsversetzt zu der ersten Antriebswelle und damit auch den Planetenradsätzen vorgesehen sein.
  • 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 erste 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 zeigten:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
    • 2 bis 5 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 6 ein beispielhaftes Schaltschema für 5 Schaltelemente der Getriebe aus den 2 bis 5;
    • 7 ein beispielhaftes Schaltschema für sechs Schaltelemente der Getriebe aus den 2 bis 5;
    • 8 und 9 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 10 ein beispielhaftes Schaltschema für ein Getriebe nach 8 oder 9;
    • 11 bis 16 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9;
    • 17 einen Ausschnitt der des Getriebes aus 4 und 9; und
    • 18 bis 22 eine beispielhafte Betätigungseinrichtung für ein Getriebe.
  • 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 EM1 zusammen, die gemeinsam in dem Gehäuse des Getriebes G angeordnet sind. Der Radsatz RS umfasst zwei Planetenradsätze P1 und P2, wobei jeder der Planetenradsätze P1 und P2 je ein erstes Element E11 bzw. E12, je ein zweites Element E21 bzw. E22 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 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 und bei dem zweiten Planetenradsatz P2 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D und eines fünften Schaltelements E. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D und E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Während das erste Schaltelement A als Bremse ausgeführt ist, liegen die übrigen Schaltelemente B, C, D und E als Kupplungen vor.
  • Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ist permanent an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt, bei welchem es sich um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Getriebegehäuses handelt. Das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 steht drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G in Verbindung. Gemeinsam können das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit auch die Abtriebswelle GWA durch Schließen des zweiten Schaltelements B drehfest mit einer ersten Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden werden und durch Schließen des fünften Schaltelements E drehfest mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, kann die erste Antriebswelle GW1 über das dritte Schaltelement C drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden. Eine zweite Antriebswelle GW2 des Getriebes G steht permanent drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und einem Rotor R1 einer Elektromaschine EM1 in Verbindung, deren Stator S1 ständig am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Da der Rotor R1 mit der zweiten Antriebswelle GW2 in Verbindung steht und die zweite Antriebswelle GW2 drehfest mit dem zweiten Element E21 verbunden ist, erfolgt durch Schließen des dritten Schaltelements C zugleich ein Verbinden der Antriebswelle GW1 mit der zweiten Antriebswelle GW2.
  • Durch Betätigen des zweiten Schaltelements B kann die Antriebswelle GW1 mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit mit der Abtriebswelle GWA verbunden werden. Durch Betätigen des vierten Schaltelementes D kann die erste Antriebswelle GW1 zudem mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest verbunden werden.
  • Sowohl die erste 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 ersten Antriebswelle GW1 ist dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet, wobei die Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA im Bereich desselben axialen Endes liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Zudem sind die erste Antriebswelle GW1, die zweite Antriebswelle GW2 und die Abtriebswelle GWA koaxial zueinander liegend angeordnet.
  • Die Planetenradsätze P1 und P2 liegen ebenfalls koaxial zu den Antriebswellen GW1 und GW2 und der Abtriebswelle GWA, wobei sie auf die Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1 und zweiter Planetenradsatz P2 angeordnet sind. Ebenso ist auch die Elektromaschine EM1 koaxial zu den Planetenradsätzen P1 und P2 und damit auch den Antriebswellen GW1 und GW2 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die Elektromaschine EM1 dabei axial beabstandet zum ersten und zweiten Planetenradsatz P1, P2 angeordnet ist.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet, wobei hierbei das dritte Schaltelement C axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 liegt und hierauf dann axial zunächst das vierte Schaltelement D und dann das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E folgen. Das fünfte Schaltelement E ist axial ungefähr auf Höhe des vierten und zweiten Schaltelements D, B angeordnet und radial von diesen beabstandet.
  • Das erste Schaltelement A liegt axial auf einer dem ersten Planetenradsatz P1 abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2.
  • Das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement E weisen ein gemeinsames Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement A und andererseits das fünfte Schaltelement E betätigt werden kann. Insofern sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement E zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst.
  • Das vierte Schaltelement D und das zweite Schaltelement B liegen axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe und sind zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem vierten Schaltelement D und dem zweiten Schaltelement B ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das vierte Schaltelement D und zum anderen das zweite Schaltelement B betätigt werden kann. Alternativ könnten auch die Schaltelemente B und C sowie C und D zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst werden.
  • Ferner geht aus 3 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, welche ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass der erste Planetenradsatz P1 nun als ein Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
  • Im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz ist das jeweilige zweite Element E21 durch das Hohlrad und das dritte Element E31 durch den Planetensteg gebildet. Zudem ist die Getriebestandübersetzung um eins erhöht. Der Plus-Planetenradsatz P1 führt der Planetensteg 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. Zur Anbindung der ersten Antriebswelle GW1 an die zweite Antriebswelle GW2 muss bei der Ausführung gem. 3 das vierte Schaltelement D betätigt werden.
  • Wie bei der Ausführung nach 2 sind die Schaltelemente A und E zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst. Im Unterschied zur Ausführung nach 2 ist das Schaltelementpaar durch die Schaltelemente B und C gebildet, wobei auch hier die anderen zwei Varianten denkbar wären.
  • Die Ausführung des ersten Planetenradsatzes in der „Plus-Variante“ hat den Vorteil, dass aufgrund der Anbindung des Rotors R1 an die andere Welle die elektrischen Gänge nun eine kürzere Übersetzung aufweisen, was die Zugkraft im elektrischen Betrieb erhöht. Zudem kann eine Vorübersetzung der Elektromaschine, falls vorhanden, kleiner ausfallen, ggf. kann auf sie sogar verzichtet werden. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 Anwendung finden kann. Auch diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun ein sechstes Schaltelement F vorgesehen ist. Bei Betätigung des Sechsten Schaltelements F wird die erste Antriebswelle GW1 drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden. Das sechste Schaltelement F ist hierbei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen.
  • Durch Hinzufügen des Schaltelements F kann vorteilhaft ein EDA Modus zum elektrodynamischen Anfahren vorwärts realisiert werden. Dabei ist bei geschlossenem Schaltelement F die Verbrennungskraftmaschine VKM mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, der Rotor R1 ist mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden während der Abtrieb GWA mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die sechs Schaltelemente wie folgt zu Schaltelementpaaren zusammengefasst:
    • Schaltelemente A und B bilden ein erstes Schaltelementpaar SP1.
    • Schaltelemente B und D bilden ein zweites Schaltelementpaar SP2.
    • Schaltelemente C und F bilden ein drittes Schaltelementpaar SP3.
  • Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird. Zur Betätigung der vier Schaltelemente B, C, D und F mittels lediglich zwei Aktuatoren wird auf die Ausführung gem. 17 bis 22 verwiesen.
  • Aus 5 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass ein siebtes Schaltelement K vorgesehen ist, das im betätigten Zustand den zweiten Planetenradsatz P2 verblockt. Gem. der Ausführung nach 5 erfolgt die Verblockung des zweiten Planetenradsatz P2 durch drehfestes Verbinden des ersten E12 und zweiten Elements E22.
  • Nicht dargestellt aber ebenso realisierbar ist eine Verblockung durch drehfestes Verbinden des ersten E12 und dritten Elements E32 sowie des zweiten E22 und dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2.
  • Das siebte Schaltelement K ermöglicht einen zusätzlichen elektrischen Gang, indem das siebte Schaltelement geschlossen ist. Der zusätzliche elektrische Gang kann ebenso mit einer Ausführung gem. 3 (Plus-Radsatz-Variante) als auch mit einer Ausführung gem. 4 (EDA-Modus vorwärts) kombiniert werden. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 6 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 5 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA jeweils insgesamt vier vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge 1 bis 4 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A bis E in welchem der Gänge 1 bis 4 jeweils geschlossen ist.
  • Wie in 6 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D geschaltet. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Schließen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C.
  • Im Weiteren kann ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 3.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B dargestellt werden, wobei der dritte Gang zudem noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E, in einer dritten Variante 3.3 durch Betätigen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E, in einer vierten Variante 3.4 durch Schließen des zweiten B und des dritten Schaltelements C sowie in einer fünften Variante durch Schließen des zweiten B und des vierten Schaltelements D gebildet werden kann. In einer weiteren Variante (V3) kann der dritte Gang durch alleiniges Schließen des zweiten Schaltelements B geschaltet werden.
  • Während bei den Varianten 3.1 bis 3.5 jeweils die Elektromaschine EM1 mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Elektromaschine EM1 gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM1 im Falle der weiteren Variante V3 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM1 im Betrieb nicht mitlaufen muss.
  • Zudem ergibt sich noch ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E.
  • Obwohl die Schaltelemente A bis E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen der ersten Variante 2.1 des zweiten Ganges und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges sowie auch zwischen der zweiten Variante 3.2 des dritten Ganges und dem vierten Gang 4 jeweils unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das erste Schaltelement A sowohl beim Wechsel vom zweiten Gang 2 in die erste Variante 3.1 als auch beim Wechsel von der ersten Variante 3.1 in die zweite Variante 3.2 beteiligt ist. Beim Wechsel von der zweiten Variante 3.2 des dritten Ganges auf den vierten Gang 4 ist das Schaltelement E beteiligt. 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.
  • Die Getriebe G aus den 2 bis 5 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM1 betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E2 stattfinden, welcher zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA wirksam ist und zu dessen Darstellung das erste Schaltelement A in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist. Dadurch wird bei geschlossenem, ersten Schaltelement A die erste Elektromaschine EM1 direkt mit einer konstanten Übersetzung (drittes Element E32 übersetzt auf zweites Element E22 während das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 festgesetzt ist) mit dem Abtrieb GWA verbunden. Die Übersetzung des ersten Ganges E2 entspricht hierbei jeweils einer Übersetzung des zweiten Ganges 2 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA.
  • Außerdem kann zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA noch ein zweiter Gang E4 realisiert werden, zu dessen Darstellung das fünfte Schaltelement E zu schließen ist. Dadurch wird die Elektromaschine EM1 mit einer konstanten Übersetzung (zweites Element E21 übersetzt auf drittes Element E31 während das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 festgesetzt ist) mit dem Abtrieb GWA verbunden. Eine Übersetzung dieses zweiten Ganges E4 entspricht dabei jeweils einer Übersetzung des zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen vierten Ganges.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E2 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den Gang 1, in den zweiten Gang 2 sowie in die erste Variante 3.1 des dritten Ganges 3 vorgenommen werden, da in jedem dieser Gänge jeweils das erste Schaltelement A geschlossen ist. Das gleiche ist dabei aus dem zweiten Gang E4 heraus in die zweite Variante 3.2 des dritten Ganges, in die dritte Variante 3.3 des dritten Ganges oder in den vierten Gang 4 möglich, da an diesen jeweils das fünfte Schaltelement E beteiligt ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des dritten Schaltelements C ist die zweite Antriebswelle GW2 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM, wobei gleichzeitig kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA besteht. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM1 kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Verbrennungskraftmaschine VKM geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine EM1 ein Starten der Verbrennungskraftmaschine VKM über die Elektromaschine EM1 realisierbar ist.
  • Zudem kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM1 im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM1 drehmomentgestützten Schaltung vom zweiten Gang in den dritten Gang oder nach einem Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den dritten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren.
  • 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 R1 eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem, zweiten Schaltelement B. Dazu wird das dann lastfreie, erste Schaltelement A ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, fünfte Schaltelement E 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 zweiten Schaltelements B auch ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Trennkupplung jederzeit abgekoppelt werden kann, während die Elektromaschine EM1 das Fahrzeug antreibt oder bremst. Des Weiteren kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante 3.2 in die erste Variante 1.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem zweiten Schaltelement B erhält. In der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement A geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine EM1 zu stützen.
  • In 7 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 5 mit einem sechsten Schaltelement F tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA jeweils insgesamt vier vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge 1 bis 4 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 4 jeweils geschlossen ist.
  • Im Unterschied zum Schaltschema nach 6 ergeben sich durch das sechste Schaltelement F zwei weitere Varianten eines dritten, zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges. So ergibt sich eine sechste Variante 3.6 des dritten Ganges durch Betätigen des zweiten und sechsten Schaltelements B bzw. F, wohingegen sich eine siebte variante 3.7 des dritten Ganges durch Betätigen des dritten und sechsten Schaltelements C bzw. F ergibt.
  • Wie zudem aus 7 erkennbar ist, sind zwei zusätzliche Gänge Z1 und Z2 schaltbar. So ergibt sich der zusätzliche Gang Z1 durch Betätigen des vierten und sechsten Schaltelements D bzw. F, wohingegen sich der zusätzliche Gang Z2 durch Betätigen des fünften und sechsten Schaltelements E bzw. F ergibt.
  • Somit ergeben sich insgesamt durch das sechste Schaltelement vier zusätzliche hybridische Vorwärtsgänge.
  • Ferner geht aus 8 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun die erste Antriebswelle GW1 an der Anschlussstelle GW1-A über ein achtes Schaltelement K0 drehfest mit einer Anschlusswelle AN verbunden werden kann, die dann mit der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM im Kraftfahrzeugantriebsstrang in Verbindung steht. Das siebte Schaltelement K0 ist dabei als formschlüssiges Schaltelement gestaltet und liegt besonders bevorzugt als Klauenschaltelement vor. Des Weiteren ist noch eine weitere Elektromaschine EM2 vorgesehen, deren Rotor R2 drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 in Verbindung steht, während ein Stator S2 der weiteren Elektromaschine EM2 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Dabei ist der Rotor R2 an der ersten Antriebswelle GW1 axial zwischen dem siebten Schaltelement K0 und dem ersten Planetenradsatz P1 angebunden Im Übrigen entspricht die Variante nach 8 sonst der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit kann dabei bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden, wobei die Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante aus 4 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber nun, dass die erste Antriebswelle GW1 an ihrer Anschlussstelle GW1-A, wie schon bei der vorhergehenden Variante nach 8, über ein achtes Schaltelement K0 drehfest mit einer Anschlusswelle AN in Verbindung gebracht werden kann, die dann mit der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM im Kraftfahrzeugantriebsstrang in Verbindung steht. Hierbei ist das achte Schaltelement K0 als formschlüssiges Schaltelement und hierbei bevorzugt als Klauenschaltelement ausgeführt. Darüber hinaus ist noch eine weitere Elektromaschine EM2 vorgesehen, deren Rotor R2 drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, während ein Stator S2 der weiteren Elektromaschine EM2 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Eine Anbindung des Rotors R2 der weiteren Elektromaschine EM2 an der ersten Antriebswelle GW1 ist dabei axial zwischen dem achten Schaltelement K0 und dem ersten Planetenradsatz P1 vollzogen. Ansonsten entspricht die Variante nach 9 der Ausführungsform nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 10 sind unterschiedliche Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 bei Verwendung des Getriebes G aus 8 oder 9 tabellarisch dargestellt, wobei diese unterschiedlichen Zustände durch unterschiedliche Einbindungen der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 sowie der Verbrennungskraftmaschine VKM verwirklicht werden. Die Spalte mit dem sechsten Schaltelement Fist dabei lediglich für das Getriebe gem. 9 relevant.
  • Rein elektrisches Fahren mittels einer einzigen Elektromaschine und offenem Schaltelement K0:
    • Im Gang E2 wird rein elektrisch über die Elektromaschine EM1 gefahren, indem im Getriebe G der erste Gang E1 auf die bereits zu 6 beschriebene Art und Weise geschaltet ist. Im Gang E4 wird ebenfalls rein elektrisch über die Elektromaschine EM1 gefahren, indem im Getriebe G der zweite Gang E4 auf die bereits zu 6 beschriebene Art und Weise geschaltet ist. Im Gang E3 wird rein elektrisch über die Elektromaschine EM2 gefahren, indem im Getriebe G der dritte Gang E3 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B geschaltet wird.
  • Rein elektrisches Fahren mittels der beiden Elektromaschinen und offenem Schaltelement K0:
    • Es können dieselben Gangstufen geschaltet werden, wie in 5 bzw. 6 beschrieben, wobei diese nunmehr rein elektrisch gefahren werden können.
  • Ab dem Gang E1 wird dann sowohl über die Elektromaschine EM1 als auch die zweite Elektromaschine EM2 gefahren, indem beide Elektromaschinen EM1 und EM2 durch Schaltung der entsprechenden Gänge im Getriebe G gemeinsam eingebunden sind. So wird ein erster Gang E1 durch Schließen der Schaltelemente A und D geschaltet. Ein zweiter Gang E2 wird durch Schließen der Schaltelemente A und C geschaltet. Ein dritter Gang in einer ersten Variante E3.1 wird durch Schließen der Schaltelemente A und B geschaltet. Eine zweite Variante E3.2 des dritten Ganges wird durch Schließen der Schaltelemente B und E geschaltet. Eine dritte Variante E3.3 des dritten Ganges wird durch Schließen der Schaltelemente D und E geschaltet. Durch Schließen der Schaltelemente B und C wird eine vierte Variante E3.4 des dritten Ganges geschaltet. Eine fünfte Variante E3.5 des dritten Ganges wird durch Schließen der Schaltelemente B und D geschaltet. Eine sechste Variante E3.6 des dritten Ganges wird durch Schließen der Schaltelemente B und F geschaltet. Eine siebte Variante E3.7 des dritten Ganges wird durch Schließen der Schaltelemente C und F geschaltet. Ein vierter Gang E4 wird durch Schließen der Schaltelemente C und E geschaltet. Der zusätzliche Vorwärtsgang EZ1 wird durch Schließen der Schaltelemente D und F geschaltet. Der zusätzliche Vorwärtsgang EZ2 wird durch Schließen der Schaltelemente E und F geschaltet.
  • Bei geschlossener Kupplung K0 sind zudem dieselben Gänge darstellbar wie in 6 bzw. 7 beschrieben.
  • Die Vorteile zweier Elektromaschinen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
    • - rein elektrische Lastschaltung, da die zweite Elektromaschine EM2 bei offenem Schaltelement K0 die Funktionen der Verbrennungskraftmaschine übernimmt
    • - die zweite Elektromaschine kann bei offenem Schaltelement K0 zur Synchronisation verwendet werden, während die erste Elektromaschine EM1 die Zugkraft unterstützt
    • - es ist eine größere elektrische Gesamtleistung bei offenem Schaltelement K0 darstellbar
    • - bei einem Hybridbetrieb ist eine größere Reichweite möglich
    • - die Verbrennungskraftmaschine VKM kann durch die zweite Elektromaschine EM2 gestartet werden
    • - die zweite Elektromaschine EM2 kann das Schaltelement K0 synchronisieren
    • - es ist ein batterieunabhängiger serieller Fahrbetrieb möglich
    • - die zweite Elektromaschine EM2 kann als Generator, die erste Elektromaschine kann als Motor verwendet werden
  • Durch das zusätzliche Schaltelement F kann, wie vorstehend bereits beschrieben, ein EDA-Modus für Vorwärtsfahrt realisiert werden.
  • Zudem kann ein rein elektrischer EDA-Modus realisiert werden. Hierdurch kann mit hohem Drehmoment und niedriger Fahrgeschwindigkeit auch über längere Zeit gefahren werden, ohne dass es zu einer Überhitzung der Elektromaschine oder des Wechselrichters kommt, da beide Elektromaschinen bei geeigneten Drehzahlen betrieben werden können. Es wird ein Betrieb bei sehr niedrigen E-Maschinendrehzahlen vermieden.
  • Außerdem ist im rein elektrischen EDA-Modus eine rein elektrische Schaltung (EDS) möglich (K0 ist offen während Schaltelement F geschlossen ist), d.h. die E-Gänge der ersten Elektromaschine EM1 sind untereinander lastschaltbar. Vorteil hierbei ist, dass die erste Elektromaschine EM1 auch während der Schaltung den größten Teil der Antriebsleistung beiträgt während die zweite Elektromaschine EM2 daher deutlich kleiner dimensioniert werden kann (beispielsweise nur etwa 1/3 der Leistung von EM1).
  • Bei geschlossener Kupplung K0 sind dieselben Schaltzustände beim hybriden und beim verbrennungsmotorischen Fahren realisierbar, wie sie in 6 und 7 erläutert sind, sodass auf das dort Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Die Elektromaschinen EM1 und EM2 können entweder koaxial zum Radsatz als auch achsparallel zur Antriebswelle positioniert sein. Die Elektromaschinen können mit der jeweiligen Getriebewelle direkt oder über weitere Übersetzungsstufen, wie beispielsweise einem Planetenradsatz oder einer Stirnradstufe, verbunden sein. Eine zusätzliche Übersetzungsstufe kann deswegen sinnvoll sein, um eine günstigere Auslegung der jeweiligen Elektromaschine zu erhalten. So kann beispielsweise eine höhere Drehzahl und ein geringeres Drehmoment erreicht werden.
  • So zeigen schließlich noch die 11 bis 16 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten der Elektromaschine EM1 können aber bei den Getrieben G nach den 8 und 9 in analoger Weise auch bei der weiteren Elektromaschine EM2 Anwendung finden.
  • So ist in 11 die Elektromaschine EM1 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 jeweiligen Radsatzes RS drehfest an der zweiten Antriebswelle GW2 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 EM1 die Anbindung an den - vorliegend nicht weiter dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM1 herstellt.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach 12 ist die Elektromaschine EM1 achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 11 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe SRS, sondern über einen Zugmitteltrieb ZT vorgenommen. Dieser Zugmitteltrieb ZT kann dabei als Riemen- oder auch Kettentrieb ausgestaltet sein. Seitens des jeweiligen Radsatzes RS ist der Zugmitteltrieb ZT dann an der zweiten Antriebswelle GW2 angebunden. Über den Zugmitteltrieb ZT wird dabei dann eine Koppelung zu einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM1 hergestellt, die wiederum innerhalb der Elektromaschine EM1 eine Anbindung an den Rotor der Elektromaschine vornimmt.
  • Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach 13 ist eine Einbindung der achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS platzierten Elektromaschine EM1 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 EM1 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 aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9 drehfest an der zweiten Antriebswelle GW2 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 EM1 vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Elektromaschine EM1 also seitens des Radsatzes RS über zwei Übersetzungsstufen angebunden.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit aus 14 ist eine Einbindung der Elektromaschine EM1 seitens des Radsatzes RS über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS vorgenommen. Dabei entspricht die Abwandlungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 13, mit dem Unterschied, dass bei der Planetenstufe PS nun das Sonnenrad SO am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO drehfest mit dem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Konkret sind dabei das Hohlrad HO und das erste Stirnrad SR1 bevorzugt einstückig ausgebildet, indem das Hohlrad HO an einem Außenumfang mit einer Verzahnung ausgestattet ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 14 sonst der Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 15 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM1 über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 14 folgt auf den Radsatz RS hierbei aber zunächst die Stirnradstufe SRS, während die Planetenstufe PS im Kraftfluss zwischen Stirnradstufe SRS und Elektromaschine EM1 vorgesehen ist. Die Planetenstufe PS umfasst ebenfalls wieder die Elemente Hohlrad HO, Planetensteg PT und Sonnenrad SO, wobei der Planetensteg PT mehrere Planetenräder PR1 und PR2 drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff stehen.
  • Wie in 15 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS der Getriebe G aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9 drehfest angebunden, wobei diese Anbindung dabei an der zweiten Antriebswelle GW2 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 EM1 vorgesehen ist.
  • Schließlich zeigt noch 16 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 5 sowie 8 und 9, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 15 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Sonnenrad SO der Planetenstufe PS permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO der Planetenstufe PS drehfest mit der Eingangswelle EW der Elektromaschine EM1 verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 16 sonst der Variante nach 15, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 17 zeigt einen Ausschnitt der vier inneren Schaltelemente, nämlich das zweite B, dritte C, vierte D und das sechste Schaltelement F aus dem Getriebe gem. 4 und 9 in einer vereinfachten schematischen Ansicht. Wie gut zu erkennen ist, sind die vier Schaltelemente derselben Welle, nämlich der ersten Eingangswelle GW1 zugeordnet, wobei die beiden „äußeren“ Schaltelemente C und F räumlich durch die Schaltelemente D und B getrennt sind. Wie solche vier Schaltelemente mittels lediglich zweier Aktuatoren betätigt werden können, ist Gegenstand der 18 bis 22.
  • 18 bis 22 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Betätigungseinrichtung 10, wie sie bspw. für die Betätigung des zweiten B, dritten C, vierten D und des sechsten Schaltelements F zur Anwendung kommen kann. So können die Schaltelemente von „innen“ heraus betätigt, d.h. aus der Antriebswelle GW1 heraus betätigt werden. Die vier Schaltelemente werden hierbei mittels zweier als Steuerstangen S1, S2 ausgeführten Betätigungselemente betätigt, welche wiederum durch je einen Aktuator A1, A2 aktuiert werden. Dabei erfolgt die Betätigung der Schaltelemente aus der Antriebswelle heraus, also von innen. Bei den Schaltelementen handelt es sich Klauenschaltelemente.
  • Zu 18: Die Eingangswelle GW1 des Getriebes G ist vorliegend als Hohlwelle ausgeführt. Eine erste Steuerstange S1 ist ebenfalls als eine Hohlwelle ausgeführt während eine zweite Steuerstange S2 hingegen als eine Vollwelle ausgeführt ist. Beide Steuerstangen S1, S2 sind innerhalb der Eingangswelle GW1 geführt, wobei die zweite Steuerstange S2 innerhalb der ersten Steuerstange S1 geführt ist. Von radial außen gesehen ergibt sich die Reihenfolge: Eingangswelle GW1, erste Steuerstange S1, zweite Steuerstange S2. Die erste Steuerstange S1 kann mittels eines ersten Aktuators A1 aktuiert werden, wohingegen die zweite Steuerstange S2 mittels eines zweiten Aktuators A2 aktuiert werden kann.
  • Die Aktuatoren A1, A2 sind auf einer dem dritten Schaltelement C abgewandten Seite des sechsten Schaltelements F angeordnet.
  • Im betätigten, d.h. geschlossenen Zustand verbinden die Schaltelemente C, D, B und F die Eingangswelle GW1 drehfest mit jeweils einer anderen Welle. So verbindet
    • - das dritte Schaltelement C die Eingangswelle GW1 mit einer zweiten Welle 22,
    • - das vierte Schaltelement D die Eingangswelle GW1 mit einer dritten Welle 33,
    • - das zweite Schaltelement B die Eingangswelle GW1 mit einer vierten Welle 44 und
    • - das sechste Schaltelement F die Eingangswelle GW1 mit einer fünften Welle 55.
  • Die Welle 22 kann zumindest einen Teil der zweiten Antriebswelle GW2 bzw. des zweiten Elements E21 des ersten Planetenradsatzes P1 bilden oder mit diesem/dieser verbunden sein. Die Welle 44 kann dabei zumindest einen Teil des dritten Elements E31 des ersten Planetenradsatzes P1 bilden oder mit diesem verbunden sein. Die Welle 55 kann dabei zumindest einen Teil des zweiten Elements E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 bilden oder mit diesem verbunden sein. Die Welle 33 kann dabei zumindest einen Teil des ersten Elements E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 bilden oder mit diesem verbunden sein.
  • Die Wellen 22, 33, 44 und 55 weisen zur formschlüssigen Verbindungen Verzahnungen 2a, 3a, 4a bzw. 5a auf, welche zu Verzahnungen 2b, 3b, 4b bzw. 5b der Klauen korrespondieren. Die Funktionsweise von Klauenkupplungen ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass hier nicht näher darauf einzugehen ist.
  • Jede Steuerstange S1, S2 kann genau zwei Schaltelemente betätigen. Wie 17 gut zu entnehmen ist, betätigt die erste Steuerstange S1 das zweite und vierte Schaltelement B, D, welche vorliegend als ein Doppelschaltelement ausgeführt sind. Wohingegen die zweite Steuerstange S2 die räumlich voneinander getrennten Schaltelemente C, F betätigt.
  • Zur Betätigung des vierten Schaltelements D bewegt der erste Aktuator A1 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die erste Schaltstange S1 in Pfeilrichtung 98, also in Blickrichtung nach links. Zur Betätigung des zweiten Schaltelements B bewegt der erste Aktuator A1 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die erste Schaltstange S1 in Pfeilrichtung 99, also in Blickrichtung nach rechts.
  • Zur Betätigung des dritten Schaltelements C bewegt der zweite Aktuator A2 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die zweite Schaltstange S2 in Pfeilrichtung 96, also in Blickrichtung nach links. Zur Betätigung des sechsten Schaltelements F bewegt der zweite Aktuator A2 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die zweite Schaltstange S2 in Pfeilrichtung 97, also in Blickrichtung nach rechts.
  • Damit die Schaltelemente aus der Eingangswelle GW1 heraus betätigt werden können, weist die Eingangswelle GW1 drei Ausnehmungen auf, nämlich eine erste Ausnehmung 11, eine zweite Ausnehmung 12 und eine dritte Ausnehmung 13. Zudem weist die erste Steuerstange S1 eine Ausnehmung 21 auf. Die Ausnehmungen sind vorliegend Langlöcher.
  • Eine mechanische Kopplung oder Verbindung des Schaltelements C mit der zweiten Steuerstange S2 erfolgt durch das erste Langloch 11 der Eingangswelle GW1 hindurch. Eine mechanische Kopplung der Schaltelemente B, D mit der ersten Steuerstange S1 erfolgt durch das zweite Langloch 12 der Eingangswelle GW1 hindurch. Aufgrund der Ausführung als ein Doppelschaltelement ist die mechanische Anbindung zweier Schaltelemente durch lediglich ein Langloch hindurch möglich. Hingegen erfolgt die mechanische Kopplung des Schaltelements F durch die zwei zueinander korrespondierenden, d.h. im Wesentlichen fluchtenden Langlöcher 13, 21 der Eingangswelle GW1 bzw. der ersten Steuerstange S1 hindurch.
  • Das jeweilige Schaltelement C, D, B und F ist jeweils über einen nicht näher bezeichneten Abschnitt, welcher durch das jeweilige Langloch 11, 12, 13 bzw. 21 geführt ist, drehfest mit der Steuerstange S1, S2 drehfest verbunden.
  • Die Schaltelemente C und F einerseits sowie D und B andererseits werden kollektiv gesteuert. D.h., wenn Schaltelement C eingelegt wird, wird gleichzeitig Schaltelement F ausgelegt und umgekehrt. So verhält es sich auch mit den Schaltelementen D und B.
  • Damit die eine Steuerstange nicht versehentlich die andere Steuerstange bewegt und damit ggf. ein Schaltelement ein- oder auslegt, weist das Langloch 21 der ersten Steuerstange S1 einen größeren Durchmesser als das dritte Langloch 13 der Eingangswelle GW1 auf. Vorliegend ist der Durchmesser doppelt so groß. Wie zudem zu erkennen ist, sind die beiden Steuerstangen derart zueinander ausgerichtet, dass die beiden Langlöcher 13, 21 fluchtend zueinander liegen, wenn die Schaltelemente jeweils in einem nicht betätigten Zustand sind.
  • Mittels der Betätigungseinrichtung 10 lassen sich die beiden außen angeordneten Schaltelemente C, F mittels nur einer Schaltstange bzw. mittels nur eines Aktuators betätigen. Somit sind für die vier Schaltelemente C, D, B und F entsprechend nur zwei Aktuatoren A1, A2 erforderlich.
  • Aus 19 geht eine schematische Darstellung der Betätigungseinrichtung 10 in einer zweiten Ausführung hervor. Im Unterschied zur Ausführung nach 17 betätigt die erste Steuerstange S1 die zwei Schaltelemente C und F. Die Schaltelemente D und B werden hingegen von der zweiten Steuerstange S2 betätigt. Hierfür ist das Langloch 21 in der ersten Steuerstange S1 derart angeordnet, dass es mit dem zweiten Langloch 12 der Eingangswelle GW1 korrespondiert. Die Langlöcher 11, 12, 13 bleiben unverändert.
  • Zur Betätigung des Schaltelements D bewegt also der zweite Aktuator A2 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die zweite Schaltstange S2 in Pfeilrichtung 98, also in Blickrichtung nach links. Zur Betätigung des Schaltelements B bewegt der zweite Aktuator A2 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die zweite Schaltstange S2 in Pfeilrichtung 99, also in Blickrichtung nach rechts.
  • Zur Betätigung des Schaltelements C bewegt der erste Aktuator A1 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die erste Schaltstange S1 in Pfeilrichtung 96, also in Blickrichtung nach links. Zur Betätigung des Schaltelements F bewegt der erste Aktuator A1 ausgehend von einem nicht betätigten Zustand die erste Schaltstange S1 in Pfeilrichtung 97, also in Blickrichtung nach rechts. Im Übrigen entspricht die Variante nach 19 der Ausgestaltung nach 18, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 20 geht eine schematische Darstellung der Betätigungseinrichtung 10 in einer dritten Ausführung hervor. Im Unterschied zur Ausführung nach 19 ist die zweite Steuerstange S2 als Hohlwelle ausgeführt. Dies ermöglicht ein geringeres Gewicht und bietet Platz für eine vorliegend nicht dargestellte Ölschmierung. Im Übrigen entspricht die Variante nach 20 der Ausgestaltung nach 18, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 21 geht eine schematische Darstellung der Betätigungseinrichtung 10 in einer weiteren Ausführung hervor. Im Unterschied zur Ausführung gem. 18 sind die Schaltelemente D und B jeweils als Einzelschaltelemente ausgeführt. Dies macht ein viertes Langloch 14 in der Eingangswelle GW1 erforderlich, das axial zwischen dem zweiten Langloch 12 und dem dritten Langloch 13 angeordnet ist.
  • Anders als bei der Ausführung gem. 18 korrespondiert nunmehr das vierte Langloch 14 der Eingangswelle GW1 mit dem Langloch 21 der ersten Steuerstange S1. So können vier räumlich getrennte Schaltelemente, nämlich A und D einerseits sowie C und B andererseits, durch genau zwei Aktuatoren A1, A2 betätigt werden. Im Übrigen entspricht die Variante nach 21 der Ausgestaltung nach 18, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 22 geht eine schematische Darstellung der Betätigungseinrichtung 10 in einer weiteren Ausführung hervor. Im Unterschied zur Ausführung gem. 18 sind die Schaltelemente D und B jeweils als Einzelschaltelemente ausgeführt. Dies macht ein viertes Langloch 14 in der Eingangswelle GW1 erforderlich, das axial zwischen dem zweiten Langloich 12 und dem dritten Langloch 13 angeordnet ist. Wie in 17 korrespondiert das Langloch 21 der ersten Steuerstange S1 mit dem dritten Langloch 13 der Eingangswelle GW1.
  • Die erste Steuerstange S1 betätigt wie bei der Ausführung nach 18 die Schaltelemente D und B, während hingegen die zweite Steuerstange S2 die Schaltelemente C und F betätigt. Im Übrigen entspricht die Variante nach 22 der Ausgestaltung nach 18, 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.
  • Bezugszeichen
    • 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
    A
    Erstes Schaltelement
    B
    Zweites Schaltelement
    C
    Drittes Schaltelement
    D
    Viertes Schaltelement
    E
    Fünftes Schaltelement
    F
    Sechstes Schaltelement
    K
    Siebtes Schaltelement
    K0
    Achtes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    3.1
    Dritter Gang
    3.2
    Dritter Gang
    3.3
    Dritter Gang
    3.4
    Dritter Gang
    3.5
    Dritter Gang
    3.6
    Dritter Gang
    3.7
    Dritter Gang
    4
    Vierter Gang
    E2
    erster Gang
    E4
    zweiter Gang
    E3
    dritter Gang
    V3
    dritter Gang
    GW1
    Erste Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Zweite Antriebswelle
    GWA
    Abtriebswelle
    GWA-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM1
    Elektromaschine
    S1
    Stator
    R1
    Rotor
    EM2
    Elektromaschine
    S2
    Stator
    R2
    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
    • DE 102014218610 A1 [0003]

Claims (20)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM1), eine erste Antriebswelle (GW1), eine zweite Antriebswelle (GW2), eine Abtriebswelle (GWA), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die Planetenradsätze (P1, P2) jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) umfassen, wobei ein erstes (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D) und ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R1) der Elektromaschine (EM1) mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, - dass die Abtriebswelle (GWA) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist und mittels des zweiten Schaltelements (B) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) verbindbar ist sowie mittels des fünften Schaltelements (E) mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, - dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) an einem drehfesten Bauteil (GG) festgesetzt ist, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mittels des ersten Schaltelements (A) an dem drehfesten Bauteil (GG) festsetzbar ist, - dass die zweite Antriebswelle (GW2) sowohl mit einem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) als auch mit einem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest verbunden ist, - dass die erste Antriebswelle (GW1) mittels des dritten Schaltelements (C) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar sowie über das vierte Schaltelement (D) drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, wobei sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) - ein erster Gang (1) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D), - ein zweiter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), - ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) ◯ in einer ersten Variante (3.1) durch Betätigen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), ◯ in einer zweiten Variante (3.2) durch Schließen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E), ◯ in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des vierten (D) und des fünften Schaltelements (E), ◯ in einer vierten Variante (3.4) durch Schließen des zweiten (B) und dritten Schaltelements (C), ◯ in einer fünften Variante (3.5) durch Schließen des zweiten (B) und vierten Schaltelements (D), - sowie ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E) ergibt.
  3. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - sich ein erster Gang (E2) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten Schaltelements (A), - sowie ein zweiter Gang (E4) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des fünften Schaltelements (E) ergibt.
  4. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein sechstes Schaltelement (F) vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) zu verbinden.
  5. Getriebe (G) nach Anspruch 4, wobei sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) - ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) ◯ in einer sechsten Variante (3.6) durch Schließen des zweiten (B) und sechsten Schaltelements (F), ◯ in einer siebten Variante (3.7) durch Schließen des dritten (C) und sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  6. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein siebtes Schaltelement (K) vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, den zweiten Planetenradsatz (P2) zu verblocken.
  7. Getriebe (G) nach Anspruch 6, wobei sich ein dritter Gang (E3) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des siebten Schaltelements (K) ergibt.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der ersten Antriebwelle (GW1) ein Rotor (R2) einer weiteren Elektromaschine (EM2) angebunden ist.
  9. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebswelle (GW1) über ein achtes Schaltelement (K0) drehfest mit einer Anschlusswelle (AN) verbindbar ist.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, K, K0) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Planetenradsatz (P1, P2) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21, E22) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E31, E32) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 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.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (A) und das fünfte Schaltelement (E) zu einem Schaltelementpaar (SP1) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement (A) und andererseits das fünfte Schaltelement (E) betätigbar ist.
  14. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) zu einem Schaltelementpaar (SP2) 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.
  15. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei das zweite Schaltelement (B) und das vierte Schaltelement (D) zu einem Schaltelementpaar (SP2) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement (B) und andererseits das vierte Schaltelement (D) betätigbar ist.
  16. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 15, wobei das vierte Schaltelement (D) 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 vierte Schaltelement (D) und andererseits das sechste Schaltelement (F) betätigbar ist.
  17. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 15, wobei das dritte Schaltelement (C) 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 dritte Schaltelement (C) und andererseits das sechste Schaltelement (F) betätigbar ist.
  18. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (R1) der Elektromaschine (EM1) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (GW2) verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung steht.
  19. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 18.
  20. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das dritte Schaltelement (C) geschlossen wird.
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