DE102018217866A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle (GW1), eine zweite Antriebswelle (GW2), eine Abtriebswelle (GWA) sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), welcher sich aus einem ersten Element (E11), einem zweiten Element (E21) und einem dritten Element (E31) in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades zusammensetzt. Zudem sind eine erste Elektromaschine (EM1) und eine zweite Elektromaschine (EM2) vorgesehen, von welchen die erste Elektromaschine (EM1) ständig mit der zweiten Antriebswelle (GW2) gekoppelt ist. Das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) ist permanent mit der zweiten Antriebswelle (GW2) und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit der Abtriebswelle (GWA) gekoppelt, wobei dem ersten Planetenradsatz (P1) mindestens ein Schaltelement (C, D) zugeordnet ist, bei dessen Betätigung jeweils ein Übersetzungsverhältnis über den ersten Planetenradsatz (P1) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) geschaltet werden kann. Zudem sind ein erstes (A) und ein zweites Schaltelement (B) vorgesehen, von welchen das erste Schaltelement (A) bei Betätigung die zweite Elektromaschine (EM2) mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) koppelt. Um nun bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi darstellen zu können, kann die zweite Elektromaschine (EM2) über das zweite Schaltelement (B) zudem mit der ersten Antriebswelle (GW1) gekoppelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, welcher sich aus einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades zusammensetzt, wobei eine erste Elektromaschine und eine zweite Elektromaschine vorgesehen sind, von welchen die erste Elektromaschine ständig mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt ist, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes permanent mit der zweiten Antriebswelle und das zweite des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, wobei dem ersten Planetenradsatz mindestens ein Schaltelement zugeordnet ist, bei dessen Betätigung jeweils ein Übersetzungsverhältnis über den ersten Planetenradsatz zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle schaltbar ist, und wobei ein erstes und ein zweites Schaltelement vorgesehen sind, von welchen das erste Schaltelement bei Betätigung die zweite Elektromaschine mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes koppelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem vorgenannten Getriebe und 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 2013 214 317 A1 geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, welches neben einem Planetenradsatz zwei Elektromaschinen umfasst. Der Planetenradsatz setzt sich aus einem Sonnenrad, einem Planetensteg und einem Hohlrad zusammen, von welchen das Sonnenrad ständig drehfest mit einer zweiten Antriebswelle verbunden ist, die die Verbindung zur einer ersten Elektromaschine herstellt. Ferner ist der Planetensteg des Planetenradsatzes ständig drehfest mit einer Abtriebswelle des Getriebes verbunden, wohingegen das Hohlrad über mehrere Schaltelemente auf unterschiedliche Weisen gekoppelt werden kann. So kann das Hohlrad des Planetenradsatzes festgesetzt oder aber drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden, wobei Letzteres aufgrund der damit einhergehenden, drehfesten Verbindung mit dem Planetensteg des Planetenradsatzes ein Verblocken des Planetenradsatzes zur Folge hat. In der Folge können zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse von der zweiten Antriebswelle zur Abtriebswelle realisiert werden. Die zweite Elektromaschine ist hingegen ständig mit einer ersten Antriebswelle gekoppelt, die einerseits über ein Schaltelement drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden sowie andererseits über ein weiteres Schaltelement drehfest mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Hierdurch können unterschiedliche Betriebsmodi über die beiden Elektromaschinen verwirklicht werden, unter anderem ein Stützen der Zugkraft über die zweite Elektromaschine beim Wechsel zwischen den beiden Übersetzungsverhältnissen beim rein elektrischen Fahren über die erste Elektromaschine.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem unterschiedliche Betriebsmodi bei gleichzeitig kompaktem Aufbau verwirklicht werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist zudem Gegenstand von Anspruch 11. Des Weiteren betreffen die Ansprüche 12 bis 16 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, welcher sich aus einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades zusammensetzt. Ferner sind eine erste Elektromaschine und eine zweite Elektromaschine vorgesehen, von welchen die erste Elektromaschine ständig mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt ist. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt, während das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Des Weiteren ist dem ersten Planetenradsatz mindestens ein Schaltelement zugeordnet, bei dessen Betätigung jeweils ein Übersetzungsverhältnis über den ersten Planetenradsatz zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden kann. Darüber hinaus sind ein erstes und ein zweites Schaltelement vorgesehen, von welchen das erste Schaltelement bei Betätigung die zweite Elektromaschine mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes koppelt.
  • 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, zu welcher der erste Planetenradsatz und gegebenenfalls weitere Planetenradsätze koaxial 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 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.
  • Bei beiden vorgenannten Varianten dient die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle dabei insbesondere einer Verbindung zu einer dem Getriebe im Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine. Eine Verbindung mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine kann dabei als permanent drehfeste Verbindung realisiert sein, bei welcher die vorgeschaltete Antriebsmaschine ständig drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist. Alternativ dazu kann aber auch zwischen der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle ein Schaltelement vorgesehen sein, in dessen betätigten Zustand die Antriebsmaschine und die erste Antriebswelle drehfest miteinander verbunden sind, während die Antriebsmaschine und die erste Antriebswelle in einem geöffneten Zustand dieses Schaltelements voneinander entkoppelt sind.
  • Die beiden Elektromaschinen setzen sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt jeweils aus je einem Rotor und je einem Stator zusammen, von welchen Letzterer permanent festgesetzt ist. Zudem können die beiden Elektromaschinen bevorzugt jeweils zum einen generatorisch sowie zum anderen elektromotorisch betrieben werden. Insbesondere liegt die einzelne Elektromaschine ferner als Synchronmaschine vor.
  • Der Rotor der ersten Elektromaschine kann drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden sein. Alternativ dazu ist es aber auch eine Variante der Erfindung, dass der Rotor der ersten Elektromaschine über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Generell kann die erste Elektromaschine entweder koaxial zu dem ersten Planetenradsatz oder achsversetzt zu diesem liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der ersten 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.
  • Ist die erste Elektromaschine hingegen achsversetzt zu dem ersten Planetenradsatz 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.
  • Ebenso kann auch der Rotor der zweiten Elektromaschine entweder unmittelbar drehfest angebunden oder aber über zumindest eine Übersetzungsstufe gekoppelt sein. Bei der zumindest einen Übersetzungsstufe kann es sich dabei um eine Stirnrad- oder Planetenstufe oder auch einen Zugmitteltrieb handeln. Zudem kann die zweite Elektromaschine dabei koaxial oder auch achsversetzt zu dem ersten Planetenradsatz vorgesehen sein.
  • Unter einer „Koppelung“ ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die jeweils miteinander gekoppelten Komponenten in ihren Drehbewegungen in einer festen Drehzahlabhängigkeit zueinander stehen. So können die miteinander gekoppelten Komponenten direkt drehfest miteinander verbunden sein, so dass diese Komponenten unter der gleichen Drehzahl laufen. Alternativ dazu können aber zwischen den Komponenten auch eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen platziert sein, so dass die miteinander gekoppelten Komponenten zwar nicht unabhängig voneinander rotieren können, die Drehbewegungen der miteinander gekoppelten Komponenten aber in einem festen Verhältnis zueinander stehen.
  • Der erste Planetenradsatz setzt sich erfindungsgemäß aus drei Elementen in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades zusammen. Besonders bevorzugt ist der erste Planetenradsatz hierbei als Minus-Planetensatz ausgeführt, indem der Planetensteg mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmt. Alternativ dazu kann der erste Planetenradsatz aber prinzipiell auch als Plus-Planetensatz vorliegen, bei welchem der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert führt, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein 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.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist dem ersten Planetenradsatz mindestens ein Schaltelement zugeordnet, über welches bei Betätigung ein jeweiliges Übersetzungsverhältnis über den ersten Planetenradsatz zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden kann. Insofern kann in diesem Übersetzungsverhältnis dann ein rein elektrisches Fahren des jeweiligen Kraftfahrzeuges realisiert werden, da an der zweiten Antriebswelle die erste Elektromaschine permanent angebunden ist. Besonders bevorzugt sind aber mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle schaltbar, um unterschiedliche Gänge zum rein elektrischen Fahren zu verwirklichen. In der Folge sind dann auch dem ersten Planetenradsatz insbesondere mehrere Schaltelemente zur Darstellung dieser unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse zugeordnet.
  • Die zweite Elektromaschine kann erfindungsgemäß über das erste Schaltelement mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes gekoppelt werden. Da das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Abtriebswelle und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes permanent mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt ist, an welcher eine ständige Koppelung zu der ersten Elektromaschine hergestellt ist, können hierdurch schon unterschiedliche Betriebsmodi durch Einbindung der beiden Elektromaschinen über den ersten Planetenradsatz verwirklicht werden: zum einen kann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ein Anfahrmodus verwirklicht werden, in welchem ein rein elektrisches Anfahren stattfinden kann. Denn bei geschlossenem, ersten Schaltelement werden die Drehzahlen der beiden Elektromaschinen am ersten Planetenradsatz überlagert und eine Koppelung mit der Abtriebswelle hergestellt, so dass durch entsprechende Regelung der Elektromaschinen ein Anfahren des Kraftfahrzeuges aus dem Stillstand heraus darstellbar ist. Als Vorteil können die beiden Elektromaschinen dabei auch im Stillstand des Kraftfahrzeuges jeweils Drehbewegungen ausführen, wodurch hohe Belastungen der einzelnen Elektromaschine vermieden werden können. Prinzipiell kann dieser Anfahrvorgang auch nahtlos in ein rein elektrisches Fahren über die beiden Elektromaschinen übergehen.
  • Können außerdem mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden, so kann bei geschlossenem, ersten Schaltelement ein Stützen der Zugkraft im Zuge eines Wechsels zwischen den Übersetzungsverhältnissen über die zweite Elektromaschine stattfinden. Denn die zweite Elektromaschine kann anstelle des Schaltelements des auszulegenden Übersetzungsverhältnisses das Drehmoment übernehmen, so dass dieses Schaltelement in der Folge lastfrei geöffnet werden kann. Anschließend kann über die zweite Elektromaschine die Drehzahl auf einen Wert angehoben bzw. abgesenkt werden, bei welchem hinsichtlich des Schaltelements des zu schaltenden Übersetzungsverhältnisses die zu verbindenden Komponenten in ihren Drehzahlen synchronisiert sind und dieses in der Folge problemlos geschlossen werden kann. Dadurch ist ein Schalten der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle unter Last möglich. Gegebenenfalls kann das erste Schaltelement nach einer derartigen Lastschaltung dann wieder geöffnet werden, so dass die zweite Elektromaschine für andere Aufgaben zur Verfügung steht. Aufgrund der Einbindung der beiden Elektromaschinen über den ersten Planetenradsatz besteht bei entsprechender Auslegung des ersten Planetenradsatzes außerdem die Möglichkeit, die zweite Elektromaschine kleiner zu dimensionieren als die erste Elektromaschine und hierbei dennoch ein ausreichendes Stützen der Zugkraft zu erreichen.
  • Darüber hinaus kann bei geschlossenem, ersten Schaltelement auch ein Rekuperieren über eine oder auch beide Elektromaschinen durch entsprechenden generatorischen Betrieb verwirklicht werden.
  • Das mindestens eine, dem ersten Planetenradsatz zugeordnete Schaltelement, das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind im Sinne der Erfindung bevorzugt jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen hierbei insbesondere als Klauenschaltelemente vor. Denn formschlüssige Schaltelemente haben den Vorteil, dass im geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements nahezu keine Schleppmomente auftreten und dementsprechend der Wirkungsgrad verbessert ist. Prinzipiell kommt aber auch eine Ausführung als Sperrsynchronisation infrage. Weiter alternativ können auch eines oder mehrere der Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, wie beispielsweise als Lamellenschaltelemente, ausgeführt werden, so dass ein Schalten unter Last möglich ist.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die zweite Elektromaschine zudem über das zweite Schaltelement mit der ersten Antriebswelle gekoppelt werden kann. Mit anderen Worten koppelt also das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand die zweite Elektromaschine und die erste Antriebswelle miteinander.
  • Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat den Vorteil, dass durch diese weitere Einbindungsmöglichkeit der zweiten Elektromaschine weitere Betriebsmodi dargestellt werden können. So kann ein Fahren über die zweite Elektromaschine und die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden, wobei auch die erste Elektromaschine durch Schalten eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle zusätzlich hinzugezogen werden kann. Falls zwischen der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle außerdem ein zusätzliches Schaltelement vorgesehen ist, kann in dessen geöffneten Zustand auch ein rein elektrisches Fahren über die zweite Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Bei geschlossenem, zweiten Schaltelement kann außerdem ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die zweite Elektromaschine verwirklicht werden. Dies ist sinnvoll, wenn die vorgeschaltete Antriebsmaschine als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist. Umgekehrt kann im generatorischen Betrieb der zweiten Elektromaschine ein Ladebetrieb durch deren Antrieb über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden. Hierbei kann außerdem ein serielles Fahren realisiert werden, wenn zwischen der zweiten Antriebswelle und Abtriebswelle ein Übersetzungsverhältnis geschaltet ist und ein elektromotorischer Betrieb der ersten Elektromaschine stattfindet.
  • Im geöffneten Zustand des ersten und des zweiten Schaltelements kann die zweite Elektromaschine aber auch vollständig abgekoppelt werden, so dass Nulllastverluste der zweiten Elektromaschine vermieden werden. Dies ist von Vorteil, wenn ein Betrieb der zweiten Elektromaschine aufgrund der jeweils aktuellen Fahrsituationen nicht notwendig ist.
  • Im Sinne der Erfindung ist es außerdem möglich, durch gleichzeitiges Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements ein gleichzeitiges Zusammenwirken der beiden Elektromaschinen und der vorgeschalteten Antriebsmaschine durch Leistungsverzweigung herbeizuführen. Ein derartiger Betriebsmodus würde sich dabei insbesondere dann anbieten, wenn ein Anfahren bei einem niedrigen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers stattfinden soll. Ist aufgrund der konkreten Gestaltung des Getriebes allerdings eine gleichzeitige Betätigung des ersten und des zweiten Schaltelements nicht möglich, so kann alternativ dazu die erste Elektromaschine so ausgelegt sein, dass auch bei einem niedrigen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers ein ausreichendes Drehmoment zum Anfahren über die erste Elektromaschine zur Verfügung steht. Dabei sollte die erste Elektromaschine außerdem so ausgelegt sein, dass beim Anfahren über die erste Elektromaschine zumindest eine Fahrgeschwindigkeit erreicht wird, bei welcher im Weiteren ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann.
  • Insgesamt können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsmodi realisiert werden, wobei hierfür nur eine geringe Anzahl an Schaltelementen notwendig ist. Insofern kann ein kompakter Aufbau des Getriebes erreicht werden.
  • Es ist eine Ausführungsform der Erfindung, dass das mindestens eine, dem ersten Planetenradsatz zugeordnete Schaltelement bei Betätigung das erste Element des ersten Planetenradsatzes festsetzt. Hierdurch kann über den ersten Planetenradsatz ein Übersetzungsverhältnis zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden. Ein „Festsetzen“ erfolgt im Sinne der Erfindung insbesondere durch drehfestes Verbinden der jeweiligen Komponente mit einem permanent stillstehenden Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich um ein Getriebegehäuse des Getriebes, einen Teil des Getriebegehäuses oder ein mit dem Getriebegehäuse permanent verbundenes Bauelement handeln kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung verbindet das mindestens eine, dem ersten Planetenradsatz zugeordnete Schaltelement bei Betätigung zwei der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander. Durch das damit einhergehende Verblocken des ersten Planetenradsatzes wird die zweite Antriebswelle mit der Abtriebswelle gekoppelt und damit ebenfalls ein Übersetzungsverhältnis zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle gebildet. Konkret kann das Schaltelement bei Betätigung dabei das erste Element und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes, das erste Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbinden.
  • Besonders bevorzugt sind bei einem erfindungsgemäßen Getriebe aber beide vorgenannten Varianten realisiert, indem ein drittes und ein viertes Schaltelement vorgesehen sind. Dabei setzt das dritte Schaltelement bei Betätigung das erste Element des ersten Planetenradsatzes fest, während im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes durch drehfestes Verbinden von zwei der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes herbeigeführt wird. In der Folge können zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse gebildet werden, so dass auch ein Fahren des Kraftfahrzeuges bei Betrieb über die erste Elektromaschine in zwei unterschiedlichen Gängen möglich ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welches über ein Betätigungselement verfügt. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement und zum anderen das zweite Schaltelement betätigt werden. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass ein Betätigen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements über einen gemeinsamen Aktuator vollzogen werden kann, was den Herstellungsaufwand mindert und auch einen kompakteren Aufbau ermöglicht. Allerdings kann in diesem Fall dann nicht ein gleichzeitiges Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements herbeigeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes durch das Sonnenrad, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes durch den Planetensteg und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes durch das Hohlrad gebildet. Zudem ist der erste Planetenradsatz in diesem Fall bevorzugt als Minus-Planetensatz ausgeführt. Alternativ dazu könnte aber insbesondere bei Ausführung des ersten Planetenradsatzes als Plus-Planetensatz das erste Element durch das Sonnenrad, das zweite Element durch das Hohlrad und das dritte Element durch den Planetensteg gebildet sein.
  • Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist zusätzlich zu dem ersten Planetenradsatz mindestens ein weiterer Planetenradsatz mit je einem ersten Element, je einem zweiten Element und je einem dritten Element vorgesehen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Anzahl an darstellbaren Übersetzungsverhältnissen zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle erhöht werden.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit sind dann ein zweiter Planetenradsatz und ein dritter Planetenradsatz vorgesehen, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes permanent festgesetzt ist. Außerdem sind das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam über ein fünftes Schaltelement drehfest mit der ersten Antriebswelle in Verbindung gebracht werden. Die erste Antriebswelle ist drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden, wobei die erste Antriebswelle zudem mittels eines sechsten Schaltelements drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden werden kann, die drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Ferner ist das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, wobei zwei der Elemente des dritten Planetenradsatzes über ein siebtes Schaltelement drehfest miteinander in Verbindung gebracht werden können, so dass es zu einem Verblocken des dritten Planetenradsatzes kommt. Schließlich kann noch das erste Element des dritten Planetenradsatzes mittels eines achten Schaltelements festgesetzt werden.
  • Gemäß einer hierzu alternativen Weiterbildung ist lediglich ein zweiter Planetenradsatz vorgesehen, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, die über ein fünftes Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes sind drehfest miteinander verbunden und stehen gemeinsam drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung. Des Weiteren kann die zweite Antriebswelle mittels eines sechsten Schaltelements drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden werden, wohingegen das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes über ein siebtes Schaltelement festgesetzt sowie mittels eines achten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden werden kann.
  • Bei einer weiteren alternativen Weiterbildung ist ebenfalls lediglich ein zweiter Planetenradsatz vorgesehen, dessen erstes Element permanent festgesetzt ist. Zudem ist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes über ein fünftes Schaltelement drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden sowie mittels eines sechsten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Die erste Antriebswelle kann drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden sowie über ein siebtes Schaltelement drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung gebracht werden, die drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist.
  • 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.
  • 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; und
    • 2 bis 4 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann.
  • 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 zwei Elektromaschinen EM1 und EM2 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 acht Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D, eines fünften Schaltelements E, eines sechsten Schaltelements F, eines siebten Schaltelements H und eines achten Schaltelements I. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D, E, F, H und I jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind die Schaltelemente A, B, D, E, F und H jeweils als Kupplungen ausgeführt, während die Schaltelemente C und I als Bremsen vorliegen.
  • Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 kann über das erste Schaltelement A drehfest mit einem Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden werden, deren Stator S2 permanent an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Dabei handelt es sich bei dem drehfesten Bauelement GG insbesondere um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil des Getriebegehäuses. Der Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 kann außerdem durch Schlie-ßen des zweiten Schaltelements B drehfest mit einer ersten Antriebswelle GW1 des Getriebes G in Verbindung gebracht werden, welche permanent drehfest mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden ist.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, kann das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 außerdem durch Schließen des dritten Schaltelements C am drehfesten Bauelement GG festgesetzt sowie über das vierte Schaltelement D drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Dabei verbindet die Abtriebswelle GWA das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest miteinander. Insofern hat die drehfeste Verbindung des ersten Elements E11 des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle GWA über das vierte Schaltelement D auch eine drehfeste Verbindung mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und damit dessen Verblocken zur Folge.
  • Des Weiteren sind das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das dritte Element E31 ständig drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam durch Schließen des fünften Schaltelements E drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 in Verbindung gebracht werden, welche zudem über das sechste Schaltelement F drehfest mit einer zweiten Antriebswelle GW2 des Getriebes G verbunden werden kann. Dabei ist die zweite Antriebswelle GW2 drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und einem Rotor R1 der ersten Elektromaschine EM1 verbunden, deren Stator S1 permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist.
  • Außerdem kann die erste Antriebswelle GW1 noch über das siebte Schaltelement H drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden werden, welches durch Schließen des achten Schaltelements I am drehfesten Bauelement GG festsetzbar ist. An dem drehfesten Bauelement GG ist schließlich noch das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent festgesetzt.
  • Sowohl die erste Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GWA bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GWA-A aus, wobei an der Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 eine drehfeste Verbindung zu der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM hergestellt ist, 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 zweiter Planetenradsatz P2, erster Planetenradsatz P1 und dritter Planetenradsatz P3 angeordnet sind. Ebenso sind auch die Elektromaschinen EM1 und EM2 koaxial zu den Planetenradsätzen P1, P2 und P3 und damit auch den Antriebswellen GW1 und GW2 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die erste Elektromaschine EM1 dabei axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 und des dritten Planetenradsatzes P3 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet ist. Hingegen ist die zweite Elektromaschine EM2 axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA vorgesehen.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D axial zwischen der zweiten Elektromaschine EM2 und dem zweiten Planetenradsatz P2 und hierbei konkret zwischen der zweiten Elektromaschine EM2 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA angeordnet. Dabei liegt das zweite Schaltelement B axial benachbart zu der zweiten Elektromaschine EM2, wobei hierauf dann zunächst axial das erste Schaltelement A, dann das dritte Schaltelement C und schließlich das vierte Schaltelement D folgen. Das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B liegen dabei axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe und sind zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst, indem dem ersten Schaltelement A und dem zweiten Schaltelement B ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement A und zum anderen das zweite Schaltelement B betätigt werden kann.
  • Ebenso sind auch das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, wozu das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D axial unmittelbar nebeneinander sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert sind. Auch das Schaltelementpaar SP2 verfügt über ein gemeinsames Betätigungselement, über das aus einer Neutralstellung heraus zum einen das dritte Schaltelement C sowie zum anderen das vierte Schaltelement D in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
  • Das fünfte Schaltelement E, das sechste Schaltelement F, das siebte Schaltelement H und das achte Schaltelement I sind axial auf einer dem ersten Planetenradsatz P1 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 vorgesehen, wobei das fünfte Schaltelement E hierbei axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3 liegt und darauf zunächst das sechste Schaltelement F, dann das siebte Schaltelement H und schließlich das achte Schaltelement I folgen. Dabei sind das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst, bei welchem über ein gemeinsames Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das fünfte Schaltelement E und zum anderen das sechste Schaltelement F in einen betätigten Zustand überführt werden kann. Ebenso bilden auch das siebte Schaltelement H und das achte Schaltelement I ein Schaltelementpaar SP4, über dessen Betätigungselement ebenfalls aus einer Neutralstellung heraus einerseits das siebte Schaltelement H sowie andererseits das achte Schaltelement I betätigt werden kann.
  • Aufgrund der drehfesten Verbindung des zweiten Elements E21 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Abtriebswelle GWA, der permanenten Koppelung des dritten Elements E31 des ersten Planetenradsatzes P1 mit der zweiten Antriebswelle GW2 und damit der ersten Elektromaschine EM1 über den zweiten Planetenradsatz P2 und der unterschiedlichen Anbindungsmöglichkeiten der zweiten Elektromaschine EM2 über die Schaltelemente A und B können bei dem Getriebe G aus 2 unterschiedliche Betriebsmodi dargestellt werden: so kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und der damit einhergehenden drehfesten Verbindung des Rotors R2 der zweiten Elektromaschine EM2 mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ein Anfahrmodus über die beiden Elektromaschinen EM 1 und EM2 dargestellt werden, da bei geschlossenem ersten Schaltelement A und einem geöffneten Zustand aller übrigen Schaltelemente B bis I eine Drehzahlüberlagerung der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 am ersten Planetenradsatz P1 stattfindet. Dabei kann rein elektrisch angefahren werden, wobei die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 dabei auch bei Stillstand des Kraftfahrzeuges drehen können.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann eine rein elektrische Lastschaltung zwischen Übersetzungsverhältnissen vollzogen werden, welche zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D jeweils dargestellt werden können. So kann bei einem Wechsel von dem einen Übersetzungsverhältnis, welches durch Schließen des dritten Schaltelements C geschaltet wird, in das andere Übersetzungsverhältnis, welches durch Betätigen des vierten Schaltelements D dargestellt wird, die zweite Elektromaschine EM2 das Drehmoment des dritten Schaltelements C übernehmen, so dass dieses lastfrei geöffnet werden kann. Anschließend wird die Drehzahl über die zweite Elektromaschine EM2 angehoben und gleichzeitig die Drehzahl der erste Elektromaschinen EM1 abgesenkt bis sich am ersten Planetenradsatz P1 ein Blockumlauf einstellt, also alle drei Element E11, E21 und E31 die gleichen Drehzahlen haben. Dann kann das vierte Schaltelement D geschlossen werden, wodurch das Übersetzungsverhältnis geschaltet ist. Anschließend kann das Drehmoment der zweiten Elektromaschine EM2 noch abgebaut und das erste Schaltelement A wieder geöffnet werden, um die zweite Elektromaschine EM2 auch für andere Aufgaben zur Verfügung zu haben.
  • Durch Schließen des zweiten Schaltelements B wird der Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 verbunden, so dass die zweite Elektromaschine EM2 gemeinsam mit der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM durch Schließen eines der Schaltelemente E, F, H oder I mit der Abtriebswelle GWA unter Schaltung eines jeweiligen Übersetzungsverhältnisses gekoppelt wird. Hierdurch kann unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM und der zweiten Elektromaschine EM2 gefahren werden. Wird dann zudem entweder das dritte Schaltelement C oder das vierte Schaltelement D geschlossen und damit zusätzlich ein Übersetzungsverhältnis zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA geschaltet, kann auch die erste Elektromaschine EM1 für das Fahren genutzt werden.
  • Im geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements B kann zudem ein Starten der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM über die zweite Elektromaschine EM2 in deren elektromotorischen Betrieb stattfinden. Wird die zweite Elektromaschine EM2 hingegen generatorisch betrieben, so kann auch ein Laden eines elektrischen Energiespeichers bei Antrieb der zweiten Elektromaschine EM2 über die vorgeschaltete Verbrennungskraftmaschine VKM realisiert werden. Parallel dazu kann ein rein elektrisches Fahren über die erste Elektromaschine EM 1 stattfinden, indem entweder das dritte Schaltelement C oder das vierte Schaltelement D geschlossen wird.
  • Sind hingegen beide Schaltelemente A und B geöffnet, so ist die zweite Elektromaschine EM2 abgekoppelt. In diesem Fall können Nulllastverluste der zweiten Elektromaschine EM2 vermieden werden.
  • Des Weiteren geht aus 3 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Auch dieses Getriebe G setzt sich aus einem Radsatz RS und zwei Elektromaschinen EM1 und EM2 zusammen, wobei der Radsatz RS in diesem Fall einen ersten Planetenradsatz P1 und einen zweiten Planetenradsatz P2 umfasst.
  • Die beiden Planetenradsätze P1 und P2 weisen jeweils je ein erstes Element E11 bzw. E12, je ein zweites Element E21 bzw. E22 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 auf, wobei das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 gebildet ist, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Hohlrad vorliegt.
  • Insofern liegen also der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 jeweils als Minus-Planetensatz vor, dessen jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen. Sofern es eine Anbindung der Elemente der beiden Planetenradsätze P1 und P2 ermöglicht kommt aber prinzipiell auch jeweils eine Ausführung als Plus-Planetensatz infrage.
  • Wie in 3 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt acht Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D, eines fünften Schaltelements E, eines sechsten Schaltelements F, eines siebten Schaltelements H und eines achten Schaltelements I. Die Schaltelemente A, B, C, D, E, F, H und I sind dabei jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei sie bevorzugt als Klauenschaltelemente vorliegen. Zudem sind die Schaltelemente A, B, D, E, F und I jeweils als Kupplungen ausgeführt, während das dritte Schaltelement C und das siebte Schaltelement H als Bremsen gestaltet sind.
  • Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A drehfest mit einem Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden werden, deren Stator S2 permanent an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Bei dem drehfesten Bauelement GG handelt es sich dabei bevorzugt um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil des Getriebegehäuses. Der Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 kann ferner mittels des zweiten Schaltelements B drehfest mit einer ersten Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden werden, die ständig drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung steht.
  • Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 kann außerdem durch Schließen des dritten Schaltelements C am drehfesten Bauelement GG festgesetzt sowie über das vierte Schaltelement D drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Die Abtriebswelle GWA ist dabei ständig drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden und kann über das fünfte Schaltelement E drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 in Verbindung gebracht werden. In der Folge hat ein Schließen des vierten Schaltelements D aufgrund der dann drehfesten Verbindung zwischen dem ersten Element E11 und dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge.
  • Wie zudem in 3 zu erkennen ist, ist das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, wobei das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 gemeinsam ständig drehfest mit einer zweiten Antriebswelle GW2 des Getriebes G verbunden sind, über welche eine drehfeste Verbindung zu einem Rotor R1 der ersten Elektromaschine EM1 hergestellt ist. Ein Stator S1 der ersten Elektromaschine EM 1 ist dabei permanent an dem drehfesten Bauelement GG festgesetzt. Durch Schließen des sechsten Schaltelements F kann die zweite Antriebswelle GW2 und damit auch das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 sowie das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 verbunden werden. Letzteres hat aufgrund der damit einhergehenden drehfesten Verbindung des ersten Elements E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und des zweiten Elements E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 zur Folge.
  • Schließlich kann noch das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 zum einen über das siebte Schaltelement H am drehfesten Bauelement GG festgesetzt sowie zum anderen über das achte Schaltelement I drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden werden.
  • Erneut bilden sowohl die erste Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GWA jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GWA-A aus, wobei an der Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 eine drehfeste Verbindung zu der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM hergestellt ist, 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. Die erste Antriebswelle GW1, die zweite Antriebswelle GW2 und die Abtriebswelle GWA liegen hierbei koaxial zueinander.
  • Auch die beiden Planetenradsätze P1 und P2 sind koaxial zu den Antriebswellen GW1 und GW2 und der Abtriebswelle GWA platziert, wobei sie auf die Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1 und zweiter Planetenradsatz P2 angeordnet sind. Die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 liegen koaxial zu den Planetenradsätzen P1 und P2 und damit auch den Antriebswellen GW1 und GW2 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die erste Elektromaschine EM1 dabei axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 und des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet ist. Hingegen ist die zweite Elektromaschine EM2 axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA vorgesehen.
  • Das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D sind vorliegend axial zwischen der zweiten Elektromaschine EM2 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA angeordnet. Dabei liegt das zweite Schaltelement B axial benachbart zu der zweiten Elektromaschine EM2, wobei hierauf dann zunächst axial das erste Schaltelement A, dann das dritte Schaltelement C und schließlich das vierte Schaltelement D folgen. Das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B liegen dabei axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe und sind zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst, indem dem ersten Schaltelement A und dem zweiten Schaltelement B ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement A und zum anderen das zweite Schaltelement B betätigt werden kann.
  • Ebenso sind auch das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, wozu das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D axial unmittelbar nebeneinander sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert sind. Auch das Schaltelementpaar SP2 verfügt über ein gemeinsames Betätigungselement, über das aus einer Neutralstellung heraus zum einen das dritte Schaltelement C sowie zum anderen das vierte Schaltelement D in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
  • Das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F sind axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen, wobei das fünfte Schaltelement E hierbei axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 liegt. Dabei sind das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst, bei welchem über ein gemeinsames Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das fünfte Schaltelement E und zum anderen das sechste Schaltelement F in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
  • Schließlich sind das siebte Schaltelement H und das achte Schaltelement I axial zwischen der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA und dem ersten Planetenradsatz P1 vorgesehen, wobei das siebte Schaltelement H hierbei axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 angeordnet ist. Dabei bilden auch das siebte Schaltelement H und das achte Schaltelement I ein Schaltelementpaar SP4, über dessen Betätigungselement ebenfalls aus einer Neutralstellung heraus einerseits das siebte Schaltelement H sowie andererseits das achte Schaltelement I betätigt werden kann.
  • Auch bei dem Getriebe G nach 3 können über die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 aufgrund der Einbindungsmöglichkeiten über die Schaltelemente A, B, C und D unterschiedliche Betriebsmodi realisiert werden, wobei diese hinsichtlich der Art und der Ausführung dem bereits zu 2 Beschriebenen entsprechen, so dass hiermit darauf Bezug genommen wird.
  • Schließlich zeigt noch 4 eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Das Getriebe G nach 4 umfasst neben zwei Elektromaschinen EM1 und EM2 einen Radsatz RS, welchem ein erster Planetenradsatz P1 und ein zweiter Planetenradsatz P2 zugeordnet sind. Die beiden Planetenradsätze P1 und P2 weisen jeweils je ein erstes Element E11 bzw. E12, je ein zweites Element E21 bzw. E22 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 auf, wobei das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 gebildet ist, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Hohlrad vorliegt.
  • Insofern liegen also der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 jeweils als Minus-Planetensatz vor, dessen jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen. Sofern es eine Anbindung der Elemente der beiden Planetenradsätze P1 und P2 ermöglicht kommt aber prinzipiell auch eine Ausführung als Plus-Planetensatz infrage.
  • Wie in 4 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt 7 Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D, eines fünften Schaltelements E, eines sechsten Schaltelements F und eines siebten Schaltelements H. Die Schaltelemente A, B, C, D, E, F und H sind dabei jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei sie bevorzugt als Klauenschaltelemente vorliegen. Zudem sind die Schaltelemente A, B, D, E, F und H jeweils als Kupplungen ausgeführt, während das dritte Schaltelement C als Bremse vorliegt.
  • Das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 kann über das erste Schaltelement A drehfest mit einem Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden werden, deren Stator S2 permanent an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt ist. Bei dem drehfesten Bauelement GG handelt es sich hierbei bevorzugt um ein Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil des Getriebegehäuses. Der Rotor R2 der zweiten Elektromaschine EM2 kann ferner durch Schließen des zweiten Schaltelements B drehfest mit einer ersten Antriebswelle GW1 des Getriebes G in Verbindung gebracht werden, die ständig drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist.
  • Wie zudem aus 4 hervorgeht, kann das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ferner über das dritte Schaltelement C am drehfesten Bauelement GG festgesetzt sowie durch Schließen des vierten Schaltelements D drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G verbunden werden, welche permanent drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 in Verbindung steht. Letzteres hat dabei ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge. Die Abtriebswelle GWA wird außerdem durch Betätigen des fünften Schaltelements E drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 verbunden, wobei die Abtriebswelle GWA darüber hinaus noch durch Schließen des sechsten Schaltelements F drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung gebracht werden kann.
  • Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist ständig drehfest mit einer zweiten Antriebswelle GW2 des Getriebes G verbunden, die außerdem ständig drehfest mit einem Rotor R1 der ersten Elektromaschine EM1 in Verbindung steht. Ein Stator S1 der ersten Elektromaschine EM1 ist hingegen ständig am drehfesten Bauelement GG festgesetzt. Ebenso ist auch das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt.
  • Die erste Antriebswelle GW1 und auch die Abtriebswelle GWA bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GWA-A aus, wobei an der Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 eine drehfeste Verbindung zu der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM hergestellt ist, 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 beiden Planetenradsätze P1 und P2 sind ebenfalls koaxial zu den Antriebswellen GW1 und GW2 und der Abtriebswelle GWA platziert, wobei sie auf die Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1 und zweiter Planetenradsatz P2 angeordnet sind. Ebenso liegen auch die Elektromaschinen EM1 und EM2 koaxial zu den Planetenradsätzen P1 und P2 und damit auch den Antriebswellen GW1 und GW2 sowie der Abtriebswelle GWA, wobei die erste Elektromaschine EM1 dabei axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 und des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial umliegend zu diesen angeordnet ist. Hingegen ist die zweite Elektromaschine EM2 axial zwischen der Anschlussstelle GW1-A der ersten Antriebswelle GW1 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA vorgesehen.
  • Wie zudem aus 4 hervorgeht, sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D axial zwischen der zweiten Elektromaschine EM2 und der Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA angeordnet. Dabei liegt das zweite Schaltelement B axial benachbart zu der zweiten Elektromaschine EM2, wobei hierauf dann zunächst axial das erste Schaltelement A, dann das dritte Schaltelement C und schließlich das vierte Schaltelement D folgen. Das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B liegen dabei axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe und sind zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst, indem dem ersten Schaltelement A und dem zweiten Schaltelement B ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement A und zum anderen das zweite Schaltelement B betätigt werden kann.
  • Ebenso sind auch das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, wozu das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D axial unmittelbar nebeneinander sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert sind. Auch das Schaltelementpaar SP2 verfügt über ein gemeinsames Betätigungselement, über das aus einer Neutralstellung heraus zum einen das dritte Schaltelement C sowie zum anderen das vierte Schaltelement D in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
  • Das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F sind axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert, wobei das fünfte Schaltelement E hierbei axial benachbart zu dem ersten Planetenradsatz P1 liegt. Dabei sind das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst, bei welchem über ein gemeinsames Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das fünfte Schaltelement E und zum anderen das sechste Schaltelement F in einen betätigten Zustand überführt werden kann. Schließlich ist noch das siebte Schaltelement H axial auf einer dem ersten Planetenradsatz P1 abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 vorgesehen.
  • Erneut können auch bei dem Getriebe G nach 4 über die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 aufgrund der Einbindungsmöglichkeiten unterschiedliche Betriebsmodi realisiert werden, wobei diese hinsichtlich der Art und der Ausführung dem bereits zu 2 Beschriebenen entsprechen, so dass hiermit darauf Bezug genommen wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Getriebes G können bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi über entsprechende Einbindung von Elektromaschinen verwirklicht 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
    Siebtes Schaltelement
    I
    Achtes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    SP4
    Schaltelementpaar
    GW1
    Erste Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Zweite Antriebswelle
    GWA
    Abtriebswelle
    GWA-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM1
    erste Elektromaschine
    S1
    Stator
    R1
    Rotor
    EM2
    zweite Elektromaschine
    S2
    Stator
    R2
    Rotor
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013214317 A1 [0003]

Claims (16)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Antriebswelle (GW1), eine zweite Antriebswelle (GW2), eine Abtriebswelle (GWA) sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), welcher sich aus einem ersten Element (E11), einem zweiten Element (E21) und einem dritten Element (E31) in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades zusammensetzt, wobei eine erste Elektromaschine (EM1) und eine zweite Elektromaschine (EM2) vorgesehen sind, von welchen die erste Elektromaschine (EM1) ständig mit der zweiten Antriebswelle (GW2) gekoppelt ist, wobei das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) permanent mit der zweiten Antriebswelle (GW2) und das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit der Abtriebswelle (GWA) gekoppelt ist, wobei dem ersten Planetenradsatz (P1) mindestens ein Schaltelement (C, D) zugeordnet ist, bei dessen Betätigung jeweils ein Übersetzungsverhältnis über den ersten Planetenradsatz (P1) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) schaltbar ist, und wobei ein erstes (A) und ein zweites Schaltelement (B) vorgesehen sind, von welchen das erste Schaltelement (A) bei Betätigung die zweite Elektromaschine (EM2) mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschine (EM2) über das zweite Schaltelement (B) mit der ersten Antriebswelle (GW1) koppelbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, dem ersten Planetenradsatz (P1) zugeordnete Schaltelement (C) bei Betätigung das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) festsetzt.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, dem ersten Planetenradsatz (P1) zugeordnete Schaltelement (D) bei Betätigung zwei der drei Elemente (E11, E21, E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest miteinander verbindet.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Planetenradsatz (P1) ein drittes (C) und ein viertes Schaltelement (D) zugeordnet sind, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) über das dritte Schaltelement (C) festsetzbar ist, wohingegen das vierte Schaltelement (D) bei Betätigung zwei der drei Elemente (E11, E21, E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest miteinander verbindet.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das zweite Schaltelement (B) zu einem Schaltelementpaar (SP1) zusammengefasst sind, welches über ein Betätigungselement verfügt, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement (A) und zum anderen das zweite Schaltelement (B) betätigbar ist.
  6. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch das Sonnenrad, das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch den Planetensteg und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) durch das Hohlrad gebildet ist.
  7. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein weiterer Planetenradsatz (P2, P3; P2) mit je einem ersten Element (E12, E13; E12), je einem zweiten Element (E22, E23; E22) und je einem dritten Element (E32, E33; E32) vorgesehen ist.
  8. Getriebe (G) nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zweiter Planetenradsatz (P2) und ein dritter Planetenradsatz (P3) vorgesehen sind, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festgesetzt ist, - dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest miteinander verbunden und gemeinsam über ein fünftes Schaltelement (E) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) in Verbindung bringbar sind, - dass die erste Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist, - dass die erste Antriebswelle (GW1) mittels eines sechsten Schaltelements (F) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (GW2) verbindbar ist, die drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) in Verbindung steht, - dass das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist, - dass zwei der Elemente (E13, E23, E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) über ein siebtes Schaltelement (H) drehfest miteinander verbindbar sind, - und dass das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels eines achten Schaltelements (I) festsetzbar ist.
  9. Getriebe (G) nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zweiter Planetenradsatz (P2) vorgesehen ist, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) verbunden ist, die über ein fünftes Schaltelement (E) drehest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist, - dass das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest miteinander verbunden sind und gemeinsam drehfest mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung stehen, - dass die zweite Antriebswelle (GW2) mittels eines sechsten Schaltelements (F) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) verbindbar ist, - und dass das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über ein siebtes Schaltelement (H) festsetzbar sowie mittels eines achten Schaltelements (I) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist.
  10. Getriebe (G) nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zweiter Planetenradsatz (P2) vorgesehen ist, - dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) festgesetzt ist, - dass das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) verbunden ist, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) über ein fünftes Schaltelement (E) drehfest mit der ersten Antriebswelle (GW1) verbindbar sowie mittels eines sechsten Schaltelements (F) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) in Verbindung bringbar ist, - und dass die erste Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden sowie über ein siebtes Schaltelement (H) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist, die drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist.
  11. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes einer dem Getriebe (G) vorgeschalteten Antriebsmaschine das zweite Schaltelement (B) geschlossen wird.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (GW1) mit der Abtriebswelle (GWA) gekoppelt wird, wobei zusätzlich die zweite Elektromaschine (EM2) durch Schließen des zweiten Schaltelements (B) an der ersten Antriebswelle (GW1) angebunden wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die erste Elektromaschine (EM1) durch Schalten des jeweils einen Übersetzungsverhältnisses zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) eingebunden wird.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus über die erste Elektromaschine (EM1) und die zweite Elektromaschine (EM2) lediglich das erste Schaltelement (A) betätigt wird.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) schaltbar sind, wobei im Vorfeld eines Wechsels zwischen diesen Übersetzungsverhältnissen das erste Schaltelement (A) betätigt und im Zuge des Wechsels eine Zugkraft über die zweite Elektromaschine (EM2) gestützt wird.
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DE102005038287A1 (de) * 2004-09-01 2006-05-24 General Motors Corp., Detroit Elektrisch verstellbares Getriebe mit selektivem Betrieb bei festen Übersetzungsverhältnissen
DE102007056407A1 (de) * 2006-11-28 2008-06-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Eingangsbremse, die eine rein elektrische feste Übersetzung liefert
DE102011087995A1 (de) * 2011-12-08 2013-06-13 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe und Antriebstrang mit einem Getriebe
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DE102017002509A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-20 Daimler Ag Mehrstufengetriebe mit zumindest vier Vorwärtsgetriebegängen

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