DE102018219635A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
  • Aus der DE 10 2014 218 610 A1 geht ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug hervor, welches neben einer ersten Antriebswelle und einer Abtriebswelle drei Planetenradsätze sowie eine Elektromaschine umfasst. Des Weiteren sind bei einer Variante sechs Schaltelemente vorgesehen, über welche unterschiedliche Kraftflüsse von der ersten Antriebswelle zur Abtriebswelle unter Darstellung unterschiedlicher Gänge verwirklicht und zudem unterschiedliche Einbindungen der Elektromaschine gestaltet werden können. Hierbei kann auch ein rein elektrisches Fahren durch alleinigen Antrieb über die Elektromaschine dargestellt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang ist zudem Gegenstand von Anspruch 14. Des Weiteren hat der Anspruch 15 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei jedem der Planetenradsätze dabei bevorzugt jeweils ein erstes Element, jeweils ein zweites Element und jeweils ein drittes Element zugeordnet sind. Zudem sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Besonders bevorzugt können dabei vom Übersetzungsverhältnis zumindest vier unterschiedliche Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle gebildet werden. Ferner steht ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer Welle zu verstehen, die auf dieser Längsmittelachse liegt.
  • Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle bevorzugt axial im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine herstellende Anschlussstelle der ersten Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang .
  • Alternativ dazu kann ein Abtrieb des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der ersten Antriebswelle liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei ist eine Anschlussstelle der Abtriebswelle dann an einem axialen Ende der Abtriebswelle koaxial zu einer Anschlussstelle der ersten Antriebswelle ausgestaltet, so dass Antrieb und Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert sind. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und schließlich dritter Planetenradsatz angeordnet. Im Sinne der Erfindung kann hierbei aber auch in axialer Richtung eine anderweitige Anordnung der Planetenradsätze getroffen sein, sofern die Anbindung der Elemente der Planetenradsätze dies ermöglicht.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die erste Antriebswelle mit einem ersten Element des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist sowie mittels des ersten Schaltelements drehfest mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist sowie mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist. Die zweite Antriebswelle ist mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden und kann mittels des dritten Schaltelements drehfest mit einem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden werden. Die Abtriebswelle ist drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden.
  • Sowohl das erste Element des ersten Planetenradsatzes als auch das dritte Element des dritten Planetenradsatzes sind an einem drehfesten Bauelement festgesetzt. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes kann mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und damit mit der Abtriebswelle verbunden werden. Das zweite Element des dritten Planetenradsatzes kann mittels des fünften Schaltelements mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden werden.
  • Die fünf Schaltelemente liegen dabei bevorzugt 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.
  • Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Getriebes ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
  • Bei Komponenten des Getriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
  • Ein Festsetzen erfolgt insbesondere durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement.
  • Unter der „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine derartige Verbindung zu verstehen, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der zweiten Antriebswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente vier, vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle.
  • So kann ein erster Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements dargestellt werden, in welchem ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung einer an der ersten Antriebswelle anknüpfenden Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine stattfindet. Der erste Gang kann in einer zweiten Variante durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements dargestellt werden. Schließlich kann der dritte Gang in einer dritten Variante durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements dargestellt werden.
  • Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements. Dabei wird auch jeweils ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine realisiert.
  • Zudem kann ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle in drei Varianten dargestellt werden, nämlich in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des ersten und des dritten Schaltelements, und in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements. Dabei wird auch jeweils ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine realisiert.
  • Schließlich ergibt sich ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements, wobei auch hier ein Fahren bei gleichzeitiger Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine sowie der Elektromaschine realisiert wird.
  • Der erste Gang ergibt sich zudem in einer weiteren Variante durch Schließen des fünften Schaltelements. Denn der erste Gang ergibt sich bereits durch Schließen des fünften Schaltelements, da dann die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle über die drei Planetenradsätze miteinander gekoppelt sind, so dass ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann. Hierbei kann zudem die Elektromaschine abgekoppelt werden, da in diesem Fall nur das fünfte Schaltelement mit Drehmoment belastet ist und außerdem die zweite Antriebswelle stillstehen kann. Hierdurch können Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden. Allerdings hat ein Schalten in die ersten drei Varianten des ersten Ganges den Vorteil, dass die Elektromaschine mit eingebunden ist und hierdurch ein hybridisches Fahren stattfinden kann.
  • Der dritte Gang ergibt sich zudem in einer weiteren Variante durch Schließen des ersten Schaltelements.
  • Denn der dritte Gang ergibt sich bereits durch Schließen des ersten Schaltelements, da dann die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle über den ersten und zweiten Planetenradsatz miteinander gekoppelt sind, so dass ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann. Hierbei kann zudem die Elektromaschine abgekoppelt werden, da in diesem Fall nur das fünfte Schaltelement mit Drehmoment belastet ist und außerdem die zweite Antriebswelle stillstehen kann. Hierdurch können Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden. Allerdings hat ein Schalten in die ersten drei Varianten des dritten Ganges den Vorteil, dass die Elektromaschine mit eingebunden ist und hierdurch ein hybridisches Fahren stattfinden kann.
  • 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 vierten Schaltelements ergibt. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung dieses ersten Ganges dabei einer Übersetzung des zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht.
  • Außerdem kann noch ein zweiter Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren realisiert werden. Dabei ist zum Schalten dieses zweiten Ganges das dritte Schaltelement zu betätigen. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt. Eine Übersetzung dieses zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht dabei einer Übersetzung des vierten Ganges zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle.
  • Ausgehend von einem rein elektrischen Fahren (E-Gang) im ersten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in die erste Variante des ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges zugestartet werden. Zudem kann ausgehend vom ersten E-Gang in den zweiten Gang zugestartet werden. Zudem kann ausgehend vom ersten E-Gang in die erste Variante des dritten Ganges zugestartet werden. Bei diesen Gängen ist jeweils das vierte Schaltelement geschlossen.
  • Ebenso kann auch aus dem zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die zweite Variante des ersten sowie in die zweite Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges erfolgen. Zudem kann ausgehend vom zweiten E-Gang in den vierten Gang zugestartet werden. Bei diesen Gängen ist jeweils das dritte Schaltelement geschlossen.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das zweite Schaltelement geschlossen und damit eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle und damit auch eine Koppelung mit der Elektromaschine hergestellt wird. Gleichzeitig ist dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Des Weiteren können Lastschaltungen mit Zugkraftstützung dargestellt werden: beim Gangwechsel zwischen der ersten Variante des ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und dem zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang kann die Zugkraft bei geschlossenem, vierten 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, vierten Schaltelement stattfinden.
  • Ebenso kann auch ein Gangwechsel unter Last zwischen der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und dem vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang bei geschlossenem, dritten Schaltelement stattfinden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des dritten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom zweiten in den dritten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den dritten Gang das vierte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine in der ersten Variante des dritten Ganges bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des dritten Ganges in die zweite Variante des dritten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des dritten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, ersten Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, vierte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, dritte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Dabei ist zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine kein separates Schaltelement erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des ersten Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der dritte Gang realisiert, welcher zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksam ist.
  • Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante in die erste Variante des dritten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des dritten Ganges ist dann wiederum das vierte Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein sechstes Schaltelement vorgesehen, das angeordnet und ausgebildet ist, das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Hierdurch kann ein EDA-Modus für Vorwärtsfahrt realisiert werden. EDA bedeutet, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, Drehzahl der Elektromaschine und der Drehzahl der Abtriebswelle stattfindet, sodass ein Anfahren aus dem Stillstand bei laufendem Verbrennungsmotor möglich ist. Dabei stützt die Elektromaschine ein Drehmoment ab.
  • Der EDA-Modus wird durch alleiniges Betätigen des sechsten Schaltelements bewirkt, wodurch das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden wird. In diesem Modus ist die Antriebswelle über die konstante Übersetzung des dritten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt und kann somit das dritte Element antreiben. Die Elektromaschine ist mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und kann entsprechend dieses antreiben. So ist Anfahren vorwärts über das zweite Element, das mit der Abtriebswelle verbunden ist, möglich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ein siebtes Schaltelement vorgesehen, das angeordnet und ausgebildet ist, im betätigten Zustand zwei der drei Elemente des zweiten Planetenradsatz drehfest miteinander zu verbinden. Sind zwei Elemente desselben Planetenradsatzes miteinander verbunden, so ist der Planetenradsatz verblockt, d.h. er läuft unabhängig der Zähnezahl als Block um.
  • Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine bei drehfester Verbindung der Abtriebswelle mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes über eine konstante Übersetzung (über drittes Element des ersten Planetenradsatzes) mit der Abtriebswelle gekoppelt. Eine Übersetzung dieses dritten, zwischen der zweiten Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges liegt zwischen derjenigen Übersetzung des ersten und zweiten Ganges, die zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirken.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass eine weitere Elektromaschine vorgesehen ist, deren Rotor an der ersten Antriebswelle angebunden ist. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass hierdurch weitere Fahrzustände verwirklicht werden können. Zudem kann hierdurch ggf. unmittelbar ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine realisiert werden, wenn diese als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. Darüber hinaus kann die zusätzliche Elektromaschine die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei der Synchronisation von Schaltelementen unterstützen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die erste Antriebswelle über ein achtes Schaltelement drehfest mit einer Anschlusswelle verbunden werden, die innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges dann wiederum bevorzugt mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Das achte Schaltelement kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Klauenkupplung vor. Über das achte Schaltelement kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine dementsprechend auch vollständig vom Getriebe abgekoppelt werden, so dass ein rein elektrischer Betrieb problemlos realisierbar ist.
  • 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. Prinzipiell könnte aber auch ein Schaltelement oder könnten mehrere Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als Lamellenschaltelemente, gestaltet sein.
  • Die Planetenradsätze liegen bevorzugt als Minus-Planetenradsätze vor, 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.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste Schaltelement und das zweite 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 zweite 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 dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das dritte Schaltelement und andererseits das vierte Schaltelement betätigt werden. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, indem durch das Zusammenfassen der beiden Schaltelemente zu einem Schaltelementpaar eine Betätigungseinrichtung für beide Schaltelemente verwendet werden kann.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden. Alternativ dazu ist es eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass der Rotor über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Die Elektromaschine kann entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt sein, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein. Bei einer koaxialen Anordnung der Elektromaschine können die beiden Planetenradsätze dann zudem weiter bevorzugt axial im Bereich der Elektromaschine sowie radial innenliegend zu dieser angeordnet sein, so dass sich die axiale Baulänge des Getriebes verkürzen lässt.
  • Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu den Planetenradsätzen vorgesehen, so erfolgt eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können hierbei auch im Einzelnen entweder als Stirnradstufe oder als Planetenstufe realisiert sein. Bei einem Zugmitteltrieb kann es sich entweder um einen Riemen- oder einen Kettentrieb handeln.
  • Ist zudem eine weitere Elektromaschine vorgesehen, so kann auch ein Rotor dieser weiteren Elektromaschine entweder unmittelbar drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden oder aber über zumindest eine Übersetzungsstufe mit der ersten Antriebswelle gekoppelt sein. Bei der zumindest einen Übersetzungsstufe kann es sich dabei um eine Stirnrad- oder Planetenstufe oder auch einen Zugmitteltrieb handeln. Zudem kann die weitere Elektromaschine dabei koaxial oder auch achsversetzt zu der ersten Antriebswelle und damit auch den Planetenradsätzen vorgesehen sein.
  • Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug und ist dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die erste Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein ggf. vorhandener Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind mit gleichbleibender Drehzahlabhängigkeit miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angebundenen Bauelemente ggf. in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
    • 2 und 3 eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 4 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 2;
    • 5 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 3;
    • 6 eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 7 eine schematische Ansicht eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 8 ein beispielhaftes Schaltschema für ein Getriebe nach 7;
    • 9 bis 14 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2, 3 und 6 sowie 7.
  • 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. E32 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 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E32 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, zweiten und dritten Planetenradsatz P1, P2, P3 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Wie in 2 ferner zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G eine erste Antriebswelle GW1, eine zweite Antriebswelle GW2 sowie eine Abtriebswelle GWA, wobei die zweite Antriebswelle GW2 mit einem Rotor R einer ersten Elektromaschine EM1 drehfest verbunden ist. Das Getriebe G umfasst zudem insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D und eines fünften Schaltelements E. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D und E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Konkret liegen die fünf Schaltelemente als Kupplungen vor.
  • Das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 sowie das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 sind an einem drehfesten Bauelement GG permanent festgesetzt, bei welchem es sich um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Getriebegehäuses handelt. Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden.
  • Die erste Antriebswelle GW1 ist drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden. Die zweite Antriebswelle GW2 ist drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden. Die Abtriebswelle GWA steht drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 in Verbindung.
  • Durch Betätigen des ersten Schaltelements A wird die Antriebswelle GW1 sowohl mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 als auch mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest verbunden.
  • Durch Betätigen des zweiten Schaltelements B wird die Antriebswelle GW1 sowohl mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 als auch mit der zweiten Antriebswelle GW2 drehfest verbunden.
  • Durch Betätigen des dritten Schaltelements C wird die Abtriebswelle GWA sowohl mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 als auch mit der zweiten Antriebswelle GW2 drehfest verbunden.
  • Durch Betätigen des vierten Schaltelements D wird die Abtriebswelle GWA mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest verbunden.
  • Durch Betätigen des fünften Schaltelements E wird das zweite Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 sowohl mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 als auch mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest verbunden.
  • 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 Planetenradsatzes 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 beabstandet zu den drei Planetenradsätzen P1, P2, P3 angeordnet ist.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B sowie das fünfte Schaltelement E axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P1 und dem dritten Planetenradsatz P3 angeordnet. Das dritte Schaltelement C ist axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet. Das vierte Schaltelement D liegt axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1.
  • Die Schaltelemente A und B sowie C und D sind jeweils zu einem Schaltelementpaar SP1 bzw. SP2 zusammengefasst. Das Schaltelement E liegt als ein Einzelschaltelement vor.
  • 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 das Getriebe ein zusätzliches als Klaue ausgebildetes sechstes Schaltelement F aufweist. Dieses ist angeordnet und ausgebildet, das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit dem zweiten Element 23 des dritten Planetenradsatzes P3 zu verbinden. Ist das sechste Schaltelement F betätigt, so ist elektrodynamisches Anfahren vorwärts möglich. Bei dieser Ausführungsform sind die Schaltelemente A und B, C und D sowie E und F jeweils zu Schaltelementpaaren SP1 bzw. SP2 bzw. SP3 zusammengefasst. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 4 und 5 ist jeweils ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bzw. 3 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA jeweils insgesamt drei vom Übersetzungsverhältnis her unterschiedliche Gänge 1 bis 4 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A bis E bzw. A bis F in welchem der Gänge 1 bis 4 jeweils geschlossen ist. 4 zeigt hierbei das Schaltschema für die Ausführungsform nach 2. 5 zeigt hingegen das Schaltschema für die Ausführungsform nach 3.
  • Wie in 4 (links) zu erkennen ist, kann ein erster Gang 1 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in drei Varianten vorliegen. In einer ersten Variante 1.1 kann der erste Gang durch Betätigen des vierten Schaltelements D und fünften Schaltelements E geschaltet werden. In einer zweiten Variante 1.2 kann der erste Gang durch Betätigen des dritten Schaltelements C und fünften Schaltelements E geschaltet werden. In einer dritten Variante 1.3 kann der erste Gang durch Betätigen des fünften Schaltelements E und zweiten Schaltelements B geschaltet werden.
  • In einer weiteren Variante (V1) kann der erste Gang 1 durch alleiniges Schließen des fünften Schaltelements E geschaltet werden. Während bei den Varianten 1.1 bis 1.3 jeweils die Elektromaschine EM1 mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Elektromaschine EM1 gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM1 im Falle der weiteren Variante V1 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM1 im Betrieb nicht mitlaufen muss.
  • Ein zweiter Gang 2 ergibt sich durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und vierten Schaltelements D.
  • Im Weiteren kann ein dritter Gang 3 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 3.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D dargestellt werden, wobei der dritte Gang zudem noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Schließen des ersten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C, und in einer dritten Variante 3.3 durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B gebildet werden kann.
  • In einer weiteren Variante (V3) kann der dritte Gang 3 durch alleiniges Schließen des ersten Schaltelements A geschaltet werden. Während bei den Varianten 3.1 bis 3.3 jeweils die Elektromaschine EM1 mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Elektromaschine EM1 gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM1 im Falle der weiteren Variante V3 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM1 im Betrieb nicht mitlaufen muss.
  • Zudem ergibt sich noch ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C.
  • Obwohl die Schaltelemente A bis E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen der ersten Variante des ersten Ganges 1 und dem zweiten Gang unter Last realisiert werden, da jeweils das vierte Schaltelement D beteiligt ist. Zudem kann ein Schalten zwischen dem zweiten Gang und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges 3 unter Last realisiert werden, da jeweils das vierte Schaltelement D beteiligt ist. Zudem kann ein Schalten zwischen der zweiten Variante 3.2 des dritten Ganges 3 und dem vierten Gang 4 unter Last realisiert werden, da jeweils das dritte Schaltelement C beteiligt ist.
  • Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei jeweils durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelement lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Das Schaltschema gemäß 5 entspricht im Wesentlichen dem aus 4. Zu den Unterschieden: Durch das zusätzliche Schaltelement F kann der erste Gang 1 in einer vierten Variante 1.4 dargestellt werden, indem das fünfte und sechste Schaltelement E bzw. F betätigt werden. Der dritte Gang 3 kann in einer zusätzlichen Variante 3.4 dargestellt werden indem das erste und sechste Schaltelement A bzw. F betätigt werden. Zudem sind drei zusätzliche Gänge Z1, Z2 sowie Z3 möglich. Der erste zusätzliche Gang Z1 ist durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und sechsten Schaltelements F, der zweite zusätzliche Gang Z2 ist durch Betätigen des dritten Schaltelements C und sechsten Schaltelements F und der dritte zusätzliche Gang Z3 ist durch Betätigen des vierten Schaltelements D und sechsten Schaltelements F darstellbar. Somit sind mittels des sechsten Schaltelements F fünf zusätzliche hybridische Gänge realisierbar. Zudem ist elektrodynamisches Anfahren möglich, nämlich dann, wenn lediglich das sechste Schaltelement betätigt ist.
  • Die Getriebe G aus den 2 und 3 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM1 betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E2 stattfinden, welcher zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA wirksam ist und zu dessen Darstellung das vierte Schaltelement D in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist. Dadurch wird bei geschlossenem, vierten Schaltelement D die erste Elektromaschine EM1 über den ersten und zweiten Planetenradsatz P1, P2 mit einer konstanten Übersetzung mit dem Abtrieb GWA verbunden. Die Übersetzung des ersten Ganges E2 entspricht hierbei jeweils einer Übersetzung des zweiten Ganges 2 zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA.
  • Außerdem kann zwischen der zweiten Antriebswelle GW2 und der Abtriebswelle GWA noch ein zweiter Gang E4 realisiert werden, zu dessen Darstellung das dritte Schaltelement C zu schließen ist. Dadurch wird die Elektromaschine EM1 direkt mit dem Abtrieb GWA verbunden. Eine Übersetzung dieses zweiten Ganges E4 entspricht dabei jeweils einer Übersetzung des zwischen der ersten Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen vierten Ganges.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E2 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in die Gänge 1 (Variante 1.1), 2, und 3 (Variante 3.1) vorgenommen werden, da in jedem dieser Gänge jeweils das vierte Schaltelement D geschlossen ist.
  • Das gleiche ist dabei aus dem zweiten Gang E4 heraus in die zweite Variante 1.2 des ersten Ganges 1, oder in die zweite Variante 3.2 des dritten Ganges 3 oder in den vierten Gang 4 möglich, da an diesen jeweils das dritte Schaltelement C 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 zweiten Schaltelements B eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements B ist die zweite Antriebswelle GW2 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM, wobei gleichzeitig kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA besteht. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM1 kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Verbrennungskraftmaschine VKM geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine EM1 ein Starten der Verbrennungskraftmaschine VKM über die Elektromaschine EM1 realisierbar ist.
  • Zudem kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM1 im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM1 drehmomentgestützten Schaltung vom zweiten Gang in den dritten Gang oder nach einem Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den dritten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren.
  • Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im dritten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges in die zweite Variante 3.2 umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R1 eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem, ersten Schaltelement A. Dazu wird das dann lastfreie, vierte Schaltelement D ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, dritte Schaltelement C eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Die Umschaltung in die zweite Variante 3.2 hat zudem den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des ersten Schaltelements A auch ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Trennkupplung jederzeit abgekoppelt werden kann, während die Elektromaschine EM1 das Fahrzeug antreibt oder bremst. Des Weiteren kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der zweiten Variante 3.2 in die erste Variante 3.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement A erhält. In der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges ist dann wiederum das vierte Schaltelement D geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom dritten Gang in den zweiten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine EM1 zu stützen.
  • Ferner geht aus 6 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, welche ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 3, mit dem Unterschied, dass das Getriebe ein zusätzliches als Klaue ausgebildetes siebtes Schaltelement K aufweist. Dieses ist angeordnet und ausgebildet, im betätigten Zustand zwei der drei Elemente E12, E22, E32 des zweiten Planetenradsatz P2 drehfest miteinander zu verbinden, sodass der zweite Planetenradsatz P2 verblockt ist.
  • Mittels des siebten Schaltelements K kann ein zusätzlicher elektrischer Gang E3 realisiert werden, der dem dritten Gang 3 entspricht. Die Übersetzung des dritten Gangs E3 liegt zwischen derjenigen des ersten elektrischen Gangs E2 und derjenigen des zweiten elektrischen Gangs E4. Im dritten elektrischen Gang E3 ist lediglich das siebte Schaltelement K geschlossen. Die Verblockung kann, wie in 6 dargestellt, durch drehfestes Verbinden des ersten Elements E12 und des zweiten Elements E22 erfolgen. Die Verblockung kann jedoch auch durch drehfestes Verbinden des zweiten Elements E22 und des dritten Elements E32 erfolgen (nicht dargestellt). Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 der Variante nach 2 bzw. 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner geht aus 7 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun die erste Antriebswelle GW1 an der Anschlussstelle GW1-A über ein achtes Schaltelement K0 drehfest mit einer Anschlusswelle AN verbunden werden kann, die dann mit der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM im Kraftfahrzeugantriebsstrang in Verbindung steht. Das achte 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 achten Schaltelement K0 und dem ersten Planetenradsatz P1 angebunden Im Übrigen entspricht die Variante nach 7 sonst der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 8 sind unterschiedliche Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 bei Verwendung des Getriebes G aus 7 tabellarisch dargestellt, wobei diese unterschiedlichen Zustände durch unterschiedliche Einbindungen der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 sowie der Verbrennungskraftmaschine VKM verwirklicht werden.
  • Rein elektrisches Fahren mittels einer einzigen Elektromaschine und offenem Schaltelement K0 (linke Tabelle):
    • Im Gang E1 wird rein elektrisch über die zweite Elektromaschine EM2 gefahren, indem im Getriebe G das fünfte Schaltelement E betätigt ist.
    • Im Gang E2 wird rein elektrisch über die erste Elektromaschine EM1 gefahren, indem im Getriebe G der erste Gang E2 auf die bereits zu 3 beschriebene Art und Weise geschaltet ist.
    • Im Gang E3 wird rein elektrisch über die Elektromaschine EM2 gefahren, indem im Getriebe G das erste Schaltelement A geschaltet ist.
    • Im Gang E4 wird ebenfalls rein elektrisch über die erste Elektromaschine EM1 gefahren, indem im Getriebe G der zweite Gang E4 auf die bereits zu 3 beschriebene Art und Weise geschaltet ist.
  • Die zweite Elektromaschine ermöglicht somit einen zusätzlichen Gang E1.
  • Rein elektrisches Fahren mittels der beiden Elektromaschinen und offenem Schaltelement K0 (rechte Tabelle):
    • Es können dieselben Gangstufen bzw. Varianten geschaltet werden, wie in 4 bzw. 5 beschrieben, wobei diese nunmehr rein elektrisch gefahren werden können.
  • Die Vorteile zweier Elektromaschinen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
    • - rein elektrische Lastschaltung, da die zweite Elektromaschine EM2 bei offenem Schaltelement K0 die Funktionen der Verbrennungskraftmaschine übernimmt
    • - die zweite Elektromaschine kann bei offenem Schaltelement K0 zur Synchronisation verwendet werden, während die erste Elektromaschine EM1 die Zugkraft unterstützt
    • - es ist eine größere elektrische Gesamtleistung bei offenem Schaltelement K0 darstellbar
    • - bei einem Hybridbetrieb ist eine größere Reichweite möglich
    • - die Verbrennungskraftmaschine VKM kann durch die zweite Elektromaschine EM2 gestartet werden
    • - die zweite Elektromaschine EM2 kann das Schaltelement K0 synchronisieren
    • - es ist ein batterieunabhängiger serieller Fahrbetrieb möglich
    • - die zweite Elektromaschine EM2 kann als Generator, die erste Elektromaschine kann als Motor verwendet werden
  • Wie vorstehend bereits beschrieben, kann ein EDA-Modus für Vorwärtsfahrt realisiert werden.
  • Zudem kann ein rein elektrischer EDA-Modus realisiert werden. Hierdurch kann mit hohem Drehmoment und niedriger Fahrgeschwindigkeit auch über längere Zeit gefahren werden, ohne dass es zu einer Überhitzung der Elektromaschine oder des Wechselrichters kommt, da beide Elektromaschinen bei geeigneten Drehzahlen betrieben werden können. Es wird ein Betrieb bei sehr niedrigen E-Maschinendrehzahlen vermieden.
  • Außerdem ist im rein elektrischen EDA-Modus eine rein elektrische Schaltung (EDS) möglich (K0 ist offen während Schaltelement F geschlossen ist), d.h. die E-Gänge der ersten Elektromaschine EM1 sind untereinander lastschaltbar. Vorteil hierbei ist, dass die erste Elektromaschine EM1 auch während der Schaltung den größten Teil der Antriebsleistung beiträgt während die zweite Elektromaschine EM2 daher deutlich kleiner dimensioniert werden kann (beispielsweise nur etwa 1/3 der Leistung von EM1).
  • Schließlich zeigen noch die 9 bis 14 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2, 3 und 6 sowie 7. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten der Elektromaschine EM1 können aber bei den Getrieben G nach der 7 in analoger Weise auch bei der weiteren Elektromaschine EM2 Anwendung finden.
  • So ist in 9 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 10 ist die Elektromaschine EM1 achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 9 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe 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 11 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, 3 und 6 sowie 7 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 11 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 10, 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 11 sonst der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 12 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 3 und 6 sowie 7, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM1 über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 11 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 13 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS der Getriebe G aus den 2, 3 und 6 sowie 7 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 14 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 3 und 6 sowie 7, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 13 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Sonnenrad SO der Planetenstufe PS permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO der Planetenstufe PS drehfest mit der Eingangswelle EW der Elektromaschine EM1 verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 14 sonst der Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
  • In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann.
  • 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
    K
    Siebtes Schaltelement
    K0
    Achtes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1.1
    Erster Gang, erste Variante
    1.2
    Erster Gang, zweite Variante
    1.3
    Erster Gang, dritte Variante
    2
    Zweiter Gang
    3.1
    Dritter Gang, erste Variante
    3.2
    Dritter Gang, zweite Variante
    3.3
    Dritter Gang, dritte Variante
    4
    Vierter Gang
    E1
    Zusätzlicher, weiterer Gang, elektrisch
    E2
    Erster Gang, elektrisch
    E3
    Dritter Gang, elektrisch
    E4
    Zweiter Gang, elektrisch
    V1
    Erster Gang, verbrennungsmotorisch
    V3
    Dritter Gang, verbrennungsmotorisch
    GW1
    Erste Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Zweite Antriebswelle
    GWA
    Abtriebswelle
    GWA-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM1
    Elektromaschine, erste
    S1
    Stator
    R1
    Rotor
    EM2
    Elektromaschine, zweite
    S2
    Stator
    R2
    Rotor
    SRS
    Stirnradstufe
    SR1
    Stirnrad
    SR2
    Stirnrad
    PS
    Planetenstufe
    HO
    Hohlrad
    PT
    Planetensteg
    PR
    Planetenrad
    PR1
    Planetenrad
    PR2
    Planetenrad
    SO
    Sonnenrad
    ZT
    Zugmitteltrieb
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014218610 A1 [0003]

Claims (15)

  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) und ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R1) der Elektromaschine (EM1) mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Antriebswelle (GW1) mit einem ersten Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest verbunden ist sowie mittels des ersten Schaltelements (A) drehfest mit einem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist sowie mittels des zweiten Schaltelements (B) drehfest mit einem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, - dass die zweite Antriebswelle (GW2) mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest verbunden ist sowie mittels des dritten Schaltelements (C) drehfest mit einem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, - dass die Abtriebswelle (GWA) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist, - dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) an einem drehfesten Bauelement (GG) festgesetzt ist, - dass das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) an dem drehfesten Bauelement (GG) festgesetzt ist, - dass das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist, - dass das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mittels des vierten Schaltelements (D) drehfest mit dem zweiten Element E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) und damit mit der Abtriebswelle (GWA) verbindbar ist, - dass das zweite Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des fünften Schaltelements (E) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbindbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, wobei sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) - ein erster Gang (1) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) o in einer ersten Variante (1.1) durch Betätigen des vierten (D) und des fünften Schaltelements (E), o in einer zweiten Variante (1.2) durch Betätigen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E), o in einer dritten Variante (1.3) durch Betätigen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E), - ein zweiter Gang (2) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (B) und des vierten Schaltelements (D), - ein dritter Gang (3) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) ◯ in einer ersten Variante (3.1) durch Betätigen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D), ◯ in einer zweiten Variante (3.2) durch Betätigen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), ◯ in einer dritten Variante (3.3) durch Betätigen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), - ein vierter Gang (4) zwischen der ersten Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (B) und des dritten Schaltelements (C) ergibt.
  3. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - sich ein erster Gang (E2) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des vierten Schaltelements (D), - sowie ein zweiter Gang (E4) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des dritten Schaltelements (C) ergibt.
  4. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein sechstes Schaltelement (F) vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest mit dem zweiten Element (23) des dritten Planetenradsatzes (P3) zu verbinden.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein siebtes Schaltelement (K) vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, im betätigten Zustand zwei der drei Elemente (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatz (P2) drehfest miteinander zu verbinden.
  6. Getriebe (G) nach Anspruch 5, wobei sich ein dritter Gang (E3) zwischen der zweiten Antriebswelle (GW2) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des siebten Schaltelements (K) ergibt.
  7. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der ersten Antriebwelle (GW1) ein Rotor (R2) einer weiteren Elektromaschine (EM2) angebunden ist.
  8. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebswelle (GW1) über ein achtes Schaltelement (K0) drehfest mit einer Anschlusswelle (AN) verbindbar ist.
  9. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, K, K0) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Planetenradsatz (P1, P2) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12, 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 (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (A) und das zweite Schaltelement (B) 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 zweite Schaltelement (B) betätigbar ist.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) zu einem Schaltelementpaar (SP2) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das dritte Schaltelement (C) und andererseits das vierte Schaltelement (D) betätigbar ist.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (R1) der Elektromaschine (EM1) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (GW2) verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle (GW2) in Verbindung steht.
  14. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das zweite Schaltelement (B) geschlossen wird.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014218610A1 (de) 2014-09-17 2016-03-17 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise

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DE102014218610A1 (de) 2014-09-17 2016-03-17 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise

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