DE102018217859A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Uwe Griesmeier
Fabian Kutter
Thomas Martin
Michael Wechs
Gerhard Niederbrucker
Jens Moraw
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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), drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) sowie zumindest sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F), wobei durch selektives Betätigen der zumindest sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) 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, ein fünftes und ein sechstes 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 16. Des Weiteren haben die Ansprüche 17 und 18 jeweils 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, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten 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, ein fünftes und ein sechstes Schaltelement vorgesehen sind, 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 gemäß einer ersten Variante der Erfindung axial auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und schließlich dritter Planetenradsatz angeordnet. Entsprechend einer hierzu alternativen, zweiten Variante der Erfindung folgen die Planetenradsätze hingegen auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle in der Reihenfolge zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz und schließlich erster Planetenradsatz.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die erste Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, während die Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Ferner steht die zweite Antriebswelle drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung, wohingegen das erste Element des zweiten Planetenradsatzes festgesetzt ist. Des Weiteren können zwei der Elemente des ersten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden, während das erste Element des ersten Planetenradsatzes mittels des dritten Schaltelements festsetzbar ist. Das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes kann über das vierte Schaltelement drehfest mit der ersten Antriebswelle in Verbindung gebracht werden, wohingegen die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle mittels des fünften Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden können.
  • Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die erste Antriebswelle ständig drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, während die Abtriebswelle permanent drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Zudem ist die zweite Antriebswelle ständig drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, so dass auch die Elektromaschine permanent mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Außerdem ist noch das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt und wird damit permanent an einer Drehbewegung gehindert.
  • Durch Schließen des zweiten Schaltelements werden zwei der Elemente des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden, was ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes zur Folge hat. Ein Betätigen des dritten Schaltelements bewirkt ein Festsetzen des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes, so dass dieses in der Folge an einer Drehbewegung gehindert wird. Das vierte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und die erste Antriebswelle drehfest miteinander, wohingegen ein Schließen des fünften Schaltelements eine drehfeste Verbindung der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle nach sich zieht.
  • Das zweite 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. Hingegen ist das dritte Schaltelement vorliegend als Bremse ausgeführt, welche bei Betätigung die hieran unmittelbar anknüpfende Komponente des Getriebes 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 verbindet das sechste Schaltelement bei Betätigung das erste Element und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes oder das erste Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander. Zudem kann das erste Element des dritten Planetenradsatzes über das erste Schaltelement festgesetzt werden, während das zweite Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht.
  • Mit anderen Worten bewirkt ein Schließen des sechsten Schaltelements die drehfeste Verbindung von zwei Elementen des dritten Planetenradsatzes, was ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes nach sich zieht. Konkret kann das sechste Schaltelement hierbei bei Betätigung das erste Element und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes oder das erste Element und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbinden. Das erste Schaltelement setzt hingegen bei Betätigung das erste Element des dritten Planetenradsatzes fest, so dass dieses in der Folge an einer Drehbewegung gehindert wird. Außerdem ist das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ständig drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, während das dritte Element des dritten Planetenradsatzes permanent drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. In diesem Fall liegt das erste Schaltelement als Bremse vor, während das sechste Schaltelement als Kupplung ausgeführt ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes über das sechste Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden. Des Weiteren besteht bei dem dritten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des dritten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement, eine zweite Koppelung des zweiten Elements des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements des dritten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes, wobei von diesen Koppelungen zwei Koppelungen als permanent drehfeste Verbindungen vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des ersten Schaltelements herstellbar ist.
  • Bei dieser Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung werden also bei Betätigung des sechsten Schaltelements das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle drehfest miteinander in Verbindung gebracht. Außerdem sind bei dem dritten Planetenradsatz drei Koppelungen vorhanden, von welchen die erste Koppelung zwischen dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes und einem drehfesten Bauelement des Getriebes besteht, während die zweite Koppelung zwischen dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle sowie die dritte Koppelung zwischen dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes vorhanden ist. Von diesen Koppelungen sind dabei zwei Koppelungen als permanent drehfeste Verbindungen ausgestaltet, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung erst durch Schließen des ersten Schaltelements ausgebildet wird.
  • Konkret ist also bei einer ersten Variante der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit das zweite Element des dritten Planetenradsatzes permanent drehfest mit der Abtriebswelle sowie das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ständig drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, wohingegen das erste Element des dritten Planetenradsatzes durch Schließen des ersten Schaltelements festgesetzt wird. In diesem Fall liegt das erste Schaltelement als Bremse vor, während das sechste Schaltelement als Kupplung ausgeführt ist.
  • Alternativ dazu ist das erste Element des dritten Planetenradsatzes permanent festgesetzt, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes hierbei drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein kann. Ferner ist das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ständig drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das dritte Element des dritten Planetenradsatzes erst durch Schließen des ersten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht wird. Dabei liegen das erste und das sechste Schaltelement jeweils als Kupplungen vor.
  • Gemäß einer weiteren, alternativen Variante ist das erste Element des dritten Planetenradsatzes ständig festgesetzt und kann auch hierbei drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein, während das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ständig drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes erst durch Betätigen des ersten Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht wird. Auch in diesem Fall liegen das erste und das sechste Schaltelement jeweils als Kupplungen vor.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente vier, vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge sowie ein Zusatzgang 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 fünften 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 vierten Schaltelements, wobei auch hier ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine realisiert wird.
  • Zudem kann ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante 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 sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des vierten und des sechsten Schaltelements, in einer vierten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements, in einer fünften Variante durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements sowie in einer sechsten Variante durch Schließen des zweiten Schaltelements geschaltet werden. Denn der dritte Gang ergibt sich bereits durch Schließen des zweiten Schaltelements, da dann die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle über den verblockten, ersten Planetenradsatz drehfest miteinander verbunden sind, so dass ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann. Hierbei kann die Elektromaschine abgekoppelt werden, da in diesem Fall nur das zweite Schaltelement mit Drehmoment belastet ist und außerdem die zweite Antriebswelle stillstehen kann. Dadurch 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 in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des dritten Schaltelements geschaltet werden, wobei sich der vierte Gang noch in einer zweiten Variante durch Schließen des dritten und des sechsten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements, in einer vierten Variante durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Schließen des dritten Schaltelements ergibt. Erneut kann dabei in der fünften Variante des vierten Ganges ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden, da bei geschlossenem, dritten Schaltelement die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle über den ersten Planetenradsatz miteinander gekoppelt sind. Auch hierbei kann die Elektromaschine abgekoppelt werden, da bei geschlossenem, dritten Schaltelement nur das dritte Schaltelement mit Drehmoment belastet wird und die zweite Antriebswelle stillstehen kann. In der Folge können auch in der fünften Variante des vierten Ganges Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden. Ein Schalten der ersten vier Varianten des vierten Ganges hat den Vorteil, dass aufgrund der gleichzeitigen Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der Elektromaschine ein hybridisches Fahren stattfinden kann.
  • Schließlich ergibt sich noch ein Zusatzgang durch Schließen des fünften und des sechsten Schaltelements.
  • 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 über den zweiten Planetenradsatz und den dritten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung dieses ersten Ganges dabei einer Übersetzung des ersten, 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 sechste Schaltelement zu betätigen, so dass dann die zweite Antriebswelle und damit auch der Rotor der Elektromaschine über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle in Verbindung steht. Eine Übersetzung dieses zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht dabei einer Übersetzung des Zusatzganges 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 Gang, in die erste Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges oder in die erste Variante des vierten, 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 und die dritte Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die zweite Variante des vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges oder in den Zusatzgang erfolgen.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das vierte Schaltelement geschlossen und damit eine Koppelung der ersten Antriebswelle mit der zweiten Antriebswelle und damit auch der Elektromaschine über den zweiten Planetenradsatz hergestellt wird. Dabei läuft die zweite Antriebswelle schneller als die erste Antriebswelle. 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. Alternativ dazu kann aber auch ein Lade- oder Startbetrieb durch Betätigen des fünften Schaltelements verwirklicht werden, wobei in diesem Fall die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle direkt drehfest miteinander verbunden sind. Auch hier ist kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine oder auch ein Starten im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine problemlos realisiert werden kann.
  • 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. Dies ist im Weiteren auch bei einem Gangwechsel zwischen der ersten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und der ersten Variante des vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges realisierbar, da auch hier an beiden Varianten jeweils das erste Schaltelement beteiligt ist.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des vierten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das erste Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des vierten Ganges in die zweite Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, dritten Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, sechste 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 vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des dritten 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 vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante in die erste Variante des vierten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem dritten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des vierten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom vierten in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • Alternativ dazu kann aber auch eine Rückschaltung vom vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges in den dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang bei geschlossenem, sechsten Schaltelement vollzogen werden, indem zwischen der zweiten Variante des vierten Ganges und der zweiten Variante des dritten Ganges gewechselt wird, an deren Darstellung jeweils das sechste Schaltelement beteiligt ist. Hierbei stützt die Elektromaschine dann die Zugkraft. Anschließend kann das sechste Schaltelement bedarfsweise geöffnet und daraufhin das erste Schaltelement geschlossen werden, wobei eine Synchronisation dabei über die Elektromaschine und ein Stützen der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfindet. Hierdurch kann auch im dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang die Drehzahl der Elektromaschine variiert werden.
  • 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 siebtes Schaltelement drehfest mit einer Anschlusswelle verbunden werden, die innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges dann wiederum bevorzugt mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Das siebte Schaltelement kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Klauenkupplung vor. Über das siebte Schaltelement kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine dementsprechend auch vollständig vom Getriebe abgekoppelt werden, so dass ein rein elektrischer Betrieb problemlos realisierbar ist.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass die erste Antriebswelle über ein weiteres Schaltelement drehfest mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden werden kann. Hierdurch kann eine Anfahrfunktion für eine Vorwärtsfahrt bei Antrieb über die erste Antriebswelle verwirklicht werden. Dabei ist die vorgeschaltete Antriebsmaschine über das weitere Schaltelement mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden, während die Elektromaschine über die konstante Übersetzung des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung steht und über das zweite Element des dritten Planetenradsatzes die Verbindung zur Abtriebswelle hergestellt ist. In dieser Anfahrfunktion ergibt sich dabei eine Übersetzung für die vorgeschaltete Antriebsmaschine, welche höher ist, als die Übersetzung des ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges. Die Anfahrfunktion ist daher spreizungserweiternd. Die vorgenannte Ausgestaltungsmöglichkeit lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Getriebe allerdings nur verwirklichen, wenn die Planetenradsätze in der Reihenfolge zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz und schließlich erster Planetenradsatz angeordnet sind.
  • 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 sind dabei auch das gegebenenfalls vorgesehene siebte Schaltelement sowie das weitere Schaltelement jeweils 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 beide Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der jeweiligen Elemente zulässt, als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren. 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 sechste Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement und andererseits das sechste Schaltelement betätigt werden. 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.
  • Weiter alternativ oder auch ergänzend zu den beiden vorgenannten Varianten sind das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das vierte Schaltelement und andererseits das fünfte Schaltelement betätigt werden. Auch hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, da somit ein Betätigen der beiden Schaltelemente über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung stattfinden kann.
  • Besonders bevorzugt sind aber alle drei vorgenannten Schaltelementpaare realisiert, so dass die sechs Schaltelemente des Getriebes über 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 zumindest zwei der 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 zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
    • 2 bis 12 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 13 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 12;
    • 14 und 15 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 16 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit einem Getriebe nach 14 oder 15;
    • 17 bis 22 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2 bis 12 sowie 14 und 15.
  • 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 drei Planetenradsätze P1, P2 und P3, wobei jeder der Planetenradsätze P1, P2 und P3 je ein erstes Element E11 bzw. E12 bzw. E13, je ein zweites Element E21 bzw. E22 bzw. E23 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 bzw. E33 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 bzw. E13 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 jeweils als Minus-Planetensatz vor, dessen jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz P1, bei dem zweiten Planetenradsatz P2 und auch bei dem dritten Planetenradsatz P3 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Sofern es die Anbindung zulässt, könnten einer oder auch mehrere der Planetenradsätze P1 bis P3 jeweils auch als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss. Bei einem Plus-Planetenradsatz führt der Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt sechs Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D, eines fünften Schaltelements E und eines sechsten Schaltelements F. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D, E und F jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Während das dritte Schaltelement C als Bremse ausgeführt ist, liegen die übrigen Schaltelemente A, B, D, E und F als Kupplungen vor.
  • Eine erste Antriebswelle GW1 des Getriebes G steht permanent drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 in Verbindung und kann über das zweite Schaltelement B drehfest mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden, was aufgrund der damit einhergehenden drehfesten Verbindung des ersten Elements E11 und des zweiten Elements E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge hat. Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 kann außerdem durch Schließen des dritten Schaltelements C an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden, bei welchem es sich insbesondere um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Getriebegehäuses handelt.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, ist das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt und wird damit ständig an einer Drehbewegung gehindert, während das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent mit einer zweiten Antriebswelle GW2 des Getriebes G verbunden ist. Die zweite Antriebswelle GW2 steht dabei ständig drehfest mit einem Rotor R1 der Elektromaschine EM1 in Verbindung, während ein Stator S1 der Elektromaschine EM1 an dem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Außerdem kann die zweite Antriebswelle GW2 durch Schließen des fünften Schaltelements E drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 verbunden werden.
  • Zudem sind das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam über das vierte Schaltelement D drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 in Verbindung gebracht werden. Das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden, wobei das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ferner über das sechste Schaltelement F drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G verbunden werden kann, welche ständig drehfest mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 in Verbindung steht. Insofern hat das Betätigen des sechsten Schaltelements F ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 zur Folge, da dann das erste Element E13 und das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest miteinander 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, P2 und P3 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, zweiter Planetenradsatz P2 und dritter Planetenradsatz P3 angeordnet sind. Ebenso ist auch die Elektromaschine EM1 koaxial zu den Planetenradsätzen P1, P2 und P3 und damit auch den Antriebswellen GW1 und GW2 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die Elektromaschine EM1 dabei axial auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes P2 und des dritten Planetenradsatzes P3 sowie radial umliegend zu diesen vorgesehen ist.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet, wobei sie hierbei konkret axial zwischen der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA und dem zweiten Planetenradsatz P2 liegen und hierbei das sechste Schaltelement F axial benachbart zu der Anschlussstelle GWA-A platziert ist. Das sechste Schaltelement F und das erste Schaltelement A liegen dabei axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe und sind zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst, indem dem ersten Schaltelement A und dem sechsten Schaltelement F ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das sechste Schaltelement F und zum anderen das erste Schaltelement A betätigt werden kann.
  • Das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 angeordnet, wobei das dritte Schaltelement C hierbei axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 liegt. Auch das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial auf derselben Höhe platziert und weisen ein gemeinsames Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement B und andererseits das dritte Schaltelement C betätigt werden kann. Insofern sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst.
  • Schließlich liegen das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3, wobei das vierte Schaltelement D hierbei axial zwischen dem dritten Planetenradsatz P3 und dem fünften Schaltelement E angeordnet ist. Hierbei sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E zu einem Schaltelementpaar SP 3 zusammengefasst, indem sie axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe vorgesehen sind und ein gemeinsames Betätigungselement aufweisen, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das vierte Schaltelement D sowie zum anderen das fünfte Schaltelement E betätigt werden kann.
  • 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 ein zweites Schaltelement B nun bei Betätigung das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit der Abtriebswelle GWA und damit auch dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindet, was wiederum ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge hat. Erneut ist das zweite Schaltelement B dabei mit dem dritten Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, wobei die Schaltelemente B und C gegenüber der Variante nach 2 allerdings nun axial die Positionen getauscht haben, indem nun das zweite Schaltelement B axial zwischen dem dritten Schaltelement C und dem ersten Planetenradsatz P1 liegt. 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 zweites Schaltelement B bei Betätigung das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit der Abtriebswelle GWA und damit auch dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindet. Dies hat dann wiederum ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge. Außerdem sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C nun nicht mehr zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, sondern liegen als Einzelschaltelemente vor. Während das dritte Schaltelement C axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 vorgesehen ist, ist das zweite Schaltelement B axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert, wobei das zweite Schaltelement B hierbei konkret axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA vorgesehen ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 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 sechstes Schaltelement F nun bei Betätigung das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbindet. Dementsprechend hat ein Schließen des sechsten Schaltelements F ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 zur Folge. Das sechste Schaltelement F ist hierbei mit dem ersten Schaltelement A wiederum zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst, wobei das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F in diesem Fall allerdings axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 vorgesehen sind. Das erste Schaltelement A liegt dabei axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem sechsten Schaltelement F. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 5 der Ausführungsform nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei auch diese Ausführungsform bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 Anwendung finden kann. Zudem entspricht diese Ausführungsform wiederum im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun ein sechstes Schaltelement F bei Betätigung die Abtriebswelle GWA drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbindet. Da dies auch eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 bewirkt, hat dies ein Verblocken des dritten Planetenradsatzes P3 zur Folge. Ferner sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F nicht mehr zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, da das erste Schaltelement A nach wie vor axial zwischen der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert ist, während das sechste Schaltelement F nun axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren geht aus 7 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, die ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 6, wobei im Unterschied dazu nun das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und gemeinsam mit diesem permanent festgesetzt ist. Des Weiteren ist das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 nun nicht ständig drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, sondern wird erst durch Schließen eines ersten Schaltelements A drehfest mit diesem in Verbindung gebracht. Das erste Schaltelement A hierbei gemeinsam mit dem sechsten Schaltelement F axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet, wobei das sechste Schaltelement F bei Betätigung das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und die Abtriebswelle GWA drehfest miteinander verbindet. Das erste Schaltelement A ist zudem mit dem sechsten Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst und liegt hierbei konkret axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem sechsten Schaltelement F. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 7 sonst der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 8 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Dabei kann diese Ausführungsform bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 Anwendung finden und entspricht weitestgehend der Variante nach 6. Unterschiedlich ist nun, dass das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig gemeinsam mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 nun nicht mehr permanent drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden ist, sondern eine drehfeste Verbindung zwischen der Abtriebswelle GWA und dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 erst durch Schließen eines ersten Schaltelements A hergestellt wird. Das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F, über welches bei Betätigung eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle GWA hergestellt wird, sind dabei zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst und axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 vorgesehen. Konkret liegt dabei das erste Schaltelement A axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3, wobei das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F gemeinsam axial zwischen dem dritten Planetenradsatz P3 auf der einen Seite und dem vierten Schaltelement D und dem fünften Schaltelement E auf der anderen Seite angeordnet sind. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 8 der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 9 geht eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, die ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht im Wesentlichen der Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass die Planetenradsätze P1, P2 und P3 nun axial in geänderter Reihenfolge angeordnet sind. So folgt auf die Anschlussstelle GW1 -A der ersten Antriebswelle GW1 zunächst der zweite Planetenradsatz P2, dann der dritte Planetenradsatz P3 und schließlich der erste Planetenradsatz P1. Zudem sind die zu dem Schaltelementpaar SP1 zusammengefassten Schaltelemente A und F axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen, wobei sie konkret axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA liegen. Die übrigen Schaltelemente B, C, D und E sind axial auf einer dem dritten Planetenradsatz P3 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 platziert, wobei das vierte Schaltelement D hierbei axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 liegt und hierauf dann axial zunächst das fünfte Schaltelement E, dann das zweite Schaltelement B und schließlich das dritte Schaltelement C folgen. Erneut sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP2, sowie das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst. Die Elektromaschine EM1 ist axial auf Höhe des dritten Planetenradsatzes P3 und des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 9 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 10 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer neunten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit kann dabei ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen und entspricht weitestgehend der Variante nach 7. Unterschiedlich ist nun, dass die Planetenradsätze P1, P2 und P3, wie schon bei der vorhergehenden Variante nach 9, axial in der Reihenfolge zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3 und schließlich erster Planetenradsatz P1 auf die Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 folgend angeordnet sind. Während die zu dem Schaltelementpaar SP1 zusammengefassten Schaltelemente A und F dabei axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet sind, liegen die übrigen Schaltelemente B, C, D und E axial auf einer dem dritten Planetenradsatz P3 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1. Hierbei ist das vierte Schaltelement D axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 platziert, wobei hierauf dann axial zunächst das fünfte Schaltelement E, dann das zweite Schaltelement B und schließlich das dritte Schaltelement C folgen. Wie schon bei der Variante nach 9 sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E hierbei zu dem Schaltelementpaar SP3 sowie das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu dem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst. Ebenso ist auch die Elektromaschine EM1 wieder axial auf Höhe des dritten Planetenradsatzes P3 und des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 10 der Variante nach 7, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner geht aus 11 eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 8, wobei im Unterschied dazu nun die Planetenradsätze P1, P2 und P3, wie schon bei den beiden vorhergehenden Variante nach 9 und 10, axial in geänderter Reihenfolge angeordnet sind. So folgt auf die Anschlussstelle GW1 -A der ersten Antriebswelle GW1 zunächst der zweite Planetenradsatz P2, dann der dritte Planetenradsatz P3 und schließlich der erste Planetenradsatz P1. Während die zu dem Schaltelementpaar SP1 zusammengefassten Schaltelemente A und F axial zwischen dem dritten Planetenradsatz P3 und dem ersten Planetenradsatz P1 liegen, sind die übrigen Schaltelemente B, C, D und E axial auf einer dem dritten Planetenradsatz P3 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 platziert. Dabei liegt das vierte Schaltelement D axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1, wobei hierauf dann zunächst das fünfte Schaltelement E, dann das zweite Schaltelement B und schließlich das dritte Schaltelement C folgen. Dabei sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E zu dem Schaltelementpaar SP3, sowie das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu dem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst. Die Elektromaschine EM1 ist axial weitestgehend auf Höhe des dritten Planetenradsatzes P3 und des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet. Ansonsten entspricht die Variante nach 11 der Ausführungsform nach 8, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 12 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer elften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit kann ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen und entspricht im Wesentlichen der Variante nach 9, wobei im Unterschied zu der Variante nach 9 nun zusätzlich ein weiteres Schaltelement H vorgesehen ist, welches bei Betätigung die erste Antriebswelle GW1 drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 verbindet. Dabei ist dieses weitere Schaltelement H, welches ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und dem ersten Schaltelement A vorgesehen. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 12 der Variante nach 9, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 13 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 12 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 sowie ein Zusatzgang HZG 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 und dem Zusatzgang HZG jeweils geschlossen ist.
  • Wie in 13 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 fünften Schaltelements E geschaltet. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang 2 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D. 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 geschaltet werden, wobei der dritte Gang zudem noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F, in einer dritten Variante 3.3 durch Betätigen des vierten Schaltelements D und des sechsten Schaltelements F, in einer vierten Variante 3.4 durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D, in einer fünften Variante 3.5 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E sowie in einer sechsten Variante 3.6 durch Schließen des zweiten Schaltelements B dargestellt werden kann. 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 sechsten Variante 3.6 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 in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C, wobei der vierte Gang darüber hinaus noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F, in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D, in einer vierten Variante 4.4 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E sowie in einer fünften Variante 4.5 durch Betätigen des dritten Schaltelements C geschaltet werden kann. In der letzten, fünften Variante 4.5 ist dabei die Elektromaschine EM 1 abgekoppelt, so dass rein über die vorgeschaltete Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann. Dagegen wird bei den Varianten 4.1 bis 4.4 hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz von Verbrennungskraftmaschine VKM und Elektromaschine EM 1 gefahren. Schließlich ergibt sich noch der Zusatzgang HZG durch Schließen des fünften Schaltelements E und des sechsten Schaltelements F.
  • Obwohl die Schaltelemente A bis F jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen dem zweiten Gang 2 und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges sowie auch zwischen der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges und der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges jeweils unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das erste Schaltelement A an allen diesen Gängen beteiligt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei jeweils durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelement lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Die Getriebe G aus den 2 bis 12 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM1 betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E1 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 Elektromaschine EM1 über den zweiten Planetenradsatz P2 und den dritten Planetenradsatz P3 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 hierbei eine Übersetzung des ersten Ganges 1 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA entspricht.
  • Außerdem kann zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA noch ein zweiter Gang E2 realisiert werden, zu dessen Darstellung das sechste Schaltelement F zu schließen ist. Dadurch wird die Abtriebswelle GWA dann über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der zweiten Antriebswelle GW2 und damit auch dem Rotor R1 der Elektromaschine EM1 gekoppelt. Eine Übersetzung dieses zweiten Ganges E2 entspricht dabei einer Übersetzung des zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Zusatzganges HZG.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den Gang 1, in den Gang 2, in die erste Variante 3.1 des dritten Ganges oder in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges vorgenommen werden, da auch in jedem dieser Gänge jeweils das erste Schaltelement A geschlossen ist. Das gleiche ist dabei aus dem zweiten Gang E2 heraus in die Gänge 3.2, 3.3, 4.2 und HZG möglich, da auch an diesen jeweils das sechste Schaltelement F 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 vierten Schaltelements D eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements D ist die zweite Antriebswelle GW2 über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der ersten Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA, wobei die zweite Antriebswelle GW2 hierbei schneller dreht als die erste Antriebswelle GW1. 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.
  • Alternativ dazu kann aber eine Lade- oder Startfunktion auch durch Schließen des fünften Schaltelements verwirklicht werden, wobei in diesem Fall dann die erste Antriebswelle GW1 und die zweite Antriebswelle GW2 direkt drehfest miteinander verbunden sind, so dass auch der Rotor R1 der Elektromaschine EM1 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 in Verbindung steht. In diesem Fall kann die Elektromaschine EM1 im generatorischen oder elektromotorischen Betrieb betrieben werden.
  • Zudem kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM1 im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM1 drehmomentgestützten Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren in der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges in die zweite Variante 4.2 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, dritten Schaltelement C. Dazu wird das dann lastfreie, erste Schaltelement A ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, sechste Schaltelement F eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Die Umschaltung in die zweite Variante 4.2 hat zudem den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des dritten Schaltelements C 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 vierten Gang in den dritten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante 4.2 in die erste Variante 4.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem dritten Schaltelement C erhält. In der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement A geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine EM1 zu stützen. Alternativ dazu kann eine Rückschaltung aber auch von der zweiten Variante 4.2 des vierten Ganges in die zweite Variante 3.2 des dritten Ganges realisiert werden, da an beiden das sechste Schaltelement F beteiligt ist.
  • Bei dem Getriebe G aus 12 kann darüber hinaus eine elektrodynamische Anfahrfunktion verwirklicht werden. Dazu ist das weitere Schaltelement H zu schließen, wobei in diesem Fall die vorgeschaltete Verbrennungskraftmaschine VKM dann mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden ist, während die Elektromaschine EM1 über die konstante Übersetzung des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden ist und die Abtriebswelle GWA mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 in Verbindung steht. Dabei ergibt sich für die Verbrennungskraftmaschine VKM eine Übersetzung, die höher ist als die Übersetzung des ersten Ganges 1.
  • Ferner geht aus 14 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer zwölften 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 siebtes 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 zweiten Schaltelement B angebunden Im Übrigen entspricht die Variante nach 14 sonst der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 15 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer dreizehnten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit kann dabei bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden, wobei die Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante aus 12 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber nun, dass die erste Antriebswelle GW1 an ihrer Anschlussstelle GW1-A, wie schon bei der vorhergehenden Variante nach 14, über ein siebtes 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 siebte 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 siebten Schaltelement K0 und dem weiteren Schaltelement H vollzogen. Ansonsten entspricht die Variante nach 15 der Ausführungsform nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 16 sind unterschiedliche Zustände I bis XXX des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 bei Verwendung des Getriebes G aus 14 oder 15 tabellarisch dargestellt, wobei diese unterschiedlichen Zustände I bis XXX durch unterschiedliche Einbindungen der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 sowie der Verbrennungskraftmaschine VKM verwirklicht werden. Insgesamt können dabei dreißig unterschiedliche Zustände I bis XXX dargestellt werden. In den darauffolgenden Spalten ist dann angegeben, welcher der Gänge hinsichtlich der Elektromaschine EM1, hinsichtlich der weiteren Elektromaschine EM2 sowie auch hinsichtlich der Verbrennungskraftmaschine VKM im Getriebe G geschaltet werden, wobei 0 bedeutet, dass keine bzw. keine eigenständige Verbindung der jeweiligen Elektromaschine EM1 bzw. EM2 bzw. der Verbrennungskraftmaschine VKM zur Abtriebswelle GWA hergestellt ist.
  • Bei einem ersten Zustand I wird rein elektrisch über die Elektromaschine EM1 gefahren, indem im Getriebe G der erste Gang E1 auf die bereits zu 13 beschriebene Art und Weise geschaltet ist. Auch im Zustand II wird alleine über die Elektromaschine EM1 gefahren, wobei hierzu im Getriebe G der zweite Gang E2 geschaltet ist, welcher sich durch alleiniges Betätigen des sechsten Schaltelements F ergibt. Dagegen findet bei Zustand III ein Betrieb über die weitere Elektromaschine EM2 statt, indem im Getriebe G die sechste Variante 3.6 des dritten Ganges auf die zu 13 beschriebene Weise geschaltet wird. Ebenso wird bei Zustand IV über die weitere Elektromaschine EM2 alleine gefahren, wobei hierzu im Getriebe G die fünfte Variante 4.5 des vierten Ganges durch Schließen des dritten Schaltelements C gewählt wird. Bei den Zuständen I bis IV kann dabei besonders effektiv gefahren werden, da bei niedriger Lastanforderung nur mit einer der beiden Elektromaschinen EM1 oder EM2 gefahren wird.
  • Ab dem Zustand V bis Zustand XVI wird dann sowohl über die Elektromaschine EM1, als auch die weitere Elektromaschine EM2 gefahren, indem beide Elektromaschinen EM1 und EM2 durch Schaltung der entsprechenden Gänge im Getriebe G gemeinsam eingebunden sind. So werden bei Zustand V der erste Gang E1 und der erste Gang 1, bei Zustand VI der erste Gang E1 und der zweite Gang 2, bei Zustand VII der erste Gang E1 und die erste Variante 3.1 des dritten Ganges, bei Zustand VIII der zweite Gang E2 und die zweite Variante 3.2 des dritten Ganges, bei Zustand IX der zweite Gang E2 und die dritte Variante 3.3 des dritten Ganges, bei Zustand X die vierte Variante 3.4 des dritten Ganges, bei Zustand XI die fünfte Variante 3.5 des dritten Ganges, bei Zustand XII der erste Gang E1 und die erste Variante 4.1 des vierten Ganges, bei Zustand XIII der zweite Gang E2 und die zweite Variante 4.2 des vierten Ganges, bei Zustand XIV die dritte Variante 4.3 des vierten Ganges, bei Zustand XV die vierte Variante 4.4 des vierten Ganges sowie bei Zustand XVI der zweite Gang E2 und der Zusatzgang EZG geschaltet. Bei den Zuständen X, XI, XIV und XV ist die Elektromaschine EM1 jeweils nicht eigenständig mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, sondern über das vierte Schaltelement D bzw. das fünfte Schaltelement E mit der ersten Antriebswelle GW1, so dass sie eine Antriebsbewegung unterstützen kann.
  • Bei den Zuständen XVII bis XXX wird dann hybridisch unter Verwendung beider Elektromaschinen EM1 und EM2 sowie der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren, indem Letztere durch Schließen des fünften Schaltelements K0 jeweils zugeschaltet ist. Ein Synchronisieren des fünften Schaltelements K0 wird dabei insbesondere über die weitere Elektromaschine EM2 realisiert. Hinsichtlich der Schaltung der Gänge entsprechen die Zustände XVII bis XXIII, XXV bis XXVIII und XXX den Zuständen V bis XVI, mit dem Unterschied, dass nun eben jeweils noch das fünfte Schaltelement K0 zu schließen ist. Die Darstellung der einzelnen Gänge ist dabei in den Spalten für die einzelnen Schaltelemente A, B, C, D, E und F dargestellt und konkret zu 13 beschrieben. Bei den Zuständen XXIV und XXIX ist die Elektromaschine EM1 hingegen abgekoppelt.
  • Bei dem Getriebe G nach 15 kann zudem noch über das weitere Schaltelement H eine Lastschaltbarkeit der elektrischen Gänge E1 und E2 verwirklicht werden, mit dem Vorteil, dass die Elektromaschine EM 1 auch während der Schaltungen den größten Teil der Antriebsleistung beiträgt und die weitere Elektromaschine EM2 daher deutlich kleiner dimensioniert werden kann. Zusätzlich zu dem zu 12 beschriebenen elektrodynamischen Anfahren, kann bei dem Getriebe nach 15 auch ein rein elektrisches Anfahren ermöglicht werden, wobei sich hierbei das siebte Schaltelement K0 in einem offenen Zustand befinden muss und das weitere Schaltelement H geschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass mit hohem Drehmoment und sehr niedrigen Fahrgeschwindigkeiten auch längere Zeit gefahren werden kann, ohne dass es zu einer Überhitzung der Elektromaschinen oder eines Wechselrichters kommt, da beide Elektromaschinen EM1 und EM2 bei geeigneten Drehzahlen betrieben werden können.
  • Schließlich zeigen noch die 17 bis 22 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2 bis 12 sowie 14 und 15. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten der Elektromaschine EM1 können aber bei den Getrieben G nach den 14 und 15 in analoger Weise auch bei der weiteren Elektromaschine EM2 Anwendung finden. So ist in 17 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 18 ist die Elektromaschine EM1 achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 17 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 19 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 12 sowie 14 und 15 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 20 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 19, 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 20 sonst der Variante nach 19, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 21 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 12 sowie 14 und 15, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM1 über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 20 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 21 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS der Getriebe G aus den 2 bis 12 sowie 14 und 15 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 22 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 12 sowie 14 und 15, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 21 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 22 sonst der Variante nach 20, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • G
    Getriebe
    RS
    Radsatz
    GG
    Drehfestes Bauelement
    P1
    Erster Planetenradsatz
    E11
    Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
    E21
    Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
    E31
    Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
    P2
    Zweiter Planetenradsatz
    E12
    Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
    E22
    Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
    E32
    Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
    P3
    Dritter Planetenradsatz
    E13
    Erstes Element des dritten Planetenradsatzes
    E23
    Zweites Element des dritten Planetenradsatzes
    E33
    Drittes Element des dritten Planetenradsatzes
    A
    Erstes Schaltelement
    B
    Zweites Schaltelement
    C
    Drittes Schaltelement
    D
    Viertes Schaltelement
    E
    Fünftes Schaltelement
    F
    Sechstes Schaltelement
    H
    weiteres Schaltelement
    K0
    Siebtes 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
    4.1
    Vierter Gang
    4.2
    Vierter Gang
    4.3
    Vierter Gang
    4.4
    Vierter Gang
    4.5
    Vierter Gang
    HZG
    Zusatzgang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter 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
    I bis XXX
    Zustände
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014218610 A1 [0003]

Claims (18)

  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), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3) jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) umfassen, wobei ein erstes (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D), ein fünftes (E) und ein sechstes Schaltelement (F) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R1) der Elektromaschine (EM1) mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist, - dass die Abtriebswelle (GWA) drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist, - dass die zweite Antriebswelle (GW2) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) in Verbindung steht, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festgesetzt ist, - dass zwei der Elemente (E11, E21, E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) über das zweite Schaltelement (B) drehfest miteinander verbindbar sind, - dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mittels des dritten Schaltelements (C) festsetzbar ist, - dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über das vierte Schaltelement (D) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) in Verbindung bringbar ist, - und dass die erste Antriebswelle (GW1) und die zweite Antriebswelle (GW2) mittels des fünften Schaltelements (E) drehfest miteinander verbindbar sind.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (F) bei Betätigung das erste Element (E13) und das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) oder das erste Element (E13) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) oder das zweite Element (E23) und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest miteinander verbindet, und dass das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) über das erste Schaltelement (A) festsetzbar ist, während das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) verbunden ist und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) in Verbindung steht.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über das sechste Schaltelement (F) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) verbindbar ist, und dass bei dem dritten Planetenradsatz (P3) eine erste Koppelung des ersten Elements (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit einem drehfesten Bauelement (GG), eine zweite Koppelung des zweiten Elements (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Abtriebswelle (GWA) sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) besteht, wobei von diesen Koppelungen zwei Koppelungen als permanent drehfeste Verbindungen vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des ersten Schaltelements (A) herstellbar ist.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives Schließen der sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) - ein erster Gang (1) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des ersten (A) und des fünften Schaltelements (E), - ein zweiter Gang (2) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D), - 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 sechsten Schaltelements (F), in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des vierten (D) und des sechsten Schaltelements (F), in einer vierten Variante (3.4) durch Schließen des zweiten (B) und des vierten Schaltelements (D), in einer fünften Variante (3.5) durch Betätigen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E) sowie in einer sechsten Variante (3.6) durch Schließen des zweiten Schaltelements (B), - ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (4.1) durch Betätigen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), in einer zweiten Variante (4.2) durch Schließen des dritten (C) und des sechsten Schaltelements (F), in einer dritten Variante (4.3) durch Betätigen des dritten (C) und des vierten Schaltelements (D), in einer vierten Variante (4.4) durch Schließen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E) sowie in einer fünften Variante (4.5) durch Betätigen des dritten Schaltelements (C) - sowie ein Zusatzgang (HZG) durch Schließen des fünften (E) und des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - sich ein erster Gang (E1) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten Schaltelements (A), - sowie ein zweiter Gang (E2) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  6. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Antriebwelle (GW1) ein Rotor (R2) einer weiteren Elektromaschine (EM2) angebunden ist.
  7. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (GW1) über ein siebtes Schaltelement (K0) drehfest mit einer Anschlusswelle (AN) verbindbar ist.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (GW1) über ein weiteres Schaltelement (H) drehfest mit dem ersten Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbindbar ist.
  9. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F; A, B, C, D, E, F, H; A, B, C, D, E, F, K0; A, B, C, D, E, F, H, K0) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (P1, P2, P3) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12, E13) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21, E22, E23) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E31, E32, E33) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das sechste Schaltelement (F) 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 sechste Schaltelement (F) betätigbar ist.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
  14. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) 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 fünfte Schaltelement (E) betätigbar ist.
  15. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
  16. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 15.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das vierte Schaltelement (D) oder das fünfte Schaltelement (E) geschlossen wird.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus für Vorwärtsfahrt bei Antrieb über die erste Antriebswelle (GW1) das weitere Schaltelement (H) geschlossen wird.
DE102018217859.3A 2018-10-18 2018-10-18 Getriebe für ein Kraftfahrzeug Pending DE102018217859A1 (de)

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