DE102020216294A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Fabian Kutter
Martin Brehmer
Matthias Horn
Oliver BAYER
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Thomas Kroh
Max Bachmann
Peter Ziemer
Juri Pawlakowitsch
Ingo Pfannkuchen
Stefan Beck
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (4), umfassend eine erste Eingangswelle (9), eine zweite Eingangswelle (10) und eine Vorgelegewelle (11), wobei eine erste Stirnradstufe (18) vorgesehen ist, deren Losrad (25) über ein erstes Schaltelement (S4) an der Vorgelegewelle (11) festsetzbar ist, wobei ferner eine zweite Stirnradstufe (19) mit einem auf der zweiten Eingangswelle (10) platzierten Festrad (23) und einem hiermit kämmenden Losrad (24) vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle (11) gelagert und über ein zweites Schaltelement (S2) an der Vorgelegewelle (11) festsetzbar ist, und wobei das Losrad (25) der ersten Stirnradstufe (18) und das Losrad (24) der zweiten Stirnradstufe (19) über ein drittes Schaltelement (S3) drehfest miteinander verbindbar sind. Ferner kann die erste Eingangswelle (9) über ein viertes Schaltelement (K) drehfest mit der zweiten Eingangswelle (10) verbunden werden. Des Weiteren ist zum unmittelbaren Koppeln der ersten Eingangswelle (9) mit der Vorgelegewelle (11) neben der ersten Stirnradstufe (18) nur noch eine dritte Stirnradstufe (20) und zum unmittelbaren Koppeln der zweiten Eingangswelle (10) mit der Vorgelegewelle (11) neben der zweiten Stirnradstufe (19) nur noch eine vierte Stirnradstufe (17) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle und eine Vorgelegewelle, welche permanent mit einer Abtriebsseite in Verbindung steht, wobei die erste Eingangswelle dazu eingerichtet ist, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden, wobei eine erste Stirnradstufe mit einem Losrad vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und zur unmittelbaren Koppelung der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle über ein erstes Schaltelement an der Vorgelegewelle festsetzbar ist, wobei ferner eine zweite Stirnradstufe mit einem auf der zweiten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und über ein zweites Schaltelement an der Vorgelegewelle festsetzbar ist, und wobei das Losrad der ersten Stirnradstufe und das Losrad der zweiten Stirnradstufe über ein drittes Schaltelement drehfest miteinander verbindbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem vorgenannten Getriebe sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Bei Kraftfahrzeugen sind mehrgängige Getriebe bekannt, bei welchen mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge durch Betätigung entsprechender Schaltelemente geschaltet werden können, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Bei Getrieben für Hybridfahrzeuge wird ein vorgenanntes Getriebe häufig auch mit einer oder mehreren Elektromaschinen kombiniert, wobei die zumindest eine Elektromaschine dabei im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi, wie einem rein elektrischen Fahren, auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden kann.
  • Aus der DE 10 2013 211 591 A1 geht ein Getriebe hervor, welches eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle aufweist, die koaxial zueinander liegen. Jede der Eingangswellen kann dabei durch Betätigung eines zugehörigen Schaltelements drehfest mit einer Welle verbunden werden, die koaxial zu den Eingangswellen angeordnet ist und drehfest mit einem Rotor einer Elektromaschine in Verbindung steht. Des Weiteren sind zwei Vorgelegewellen vorgesehen, die achsparallel zueinander und auch zu den Eingangswellen liegen. Das Getriebe umfasst mehrere Stirnradstufen, welche sich jeweils aus je einem Festrad und je einem, mit dem jeweiligen Festrad kämmenden Losrad zusammensetzen. Die Festräder der Stirnradstufen sind dabei jeweils drehfest auf einer der Eingangswellen vorgesehen, während die zugehörigen Losräder jeweils drehbar auf einer der Vorgelegewellen gelagert und dort über ein zugehöriges Schaltelement festgesetzt werden können. Zudem können zwei Losräder, die axial nebeneinanderliegend auf einer der Vorgelegewellen drehbar gelagert sind, über ein Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe zu schaffen, bei welchem bei einem kompakten Aufbau und einem niedrigen Herstellungsaufwand eine hohe Anzahl an Gängen schaltbar ist.
  • 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, in welchem ein vorgenanntes Getriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 17. Zudem betreffen die Ansprüche 18 und 19 jeweils je ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle und eine Vorgelegewelle, welche permanent mit einer Abtriebsseite in Verbindung steht. Die erste Eingangswelle ist dabei dazu eingerichtet, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Ferner ist eine erste Stirnradstufe mit einem Losrad vorgesehen, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist und über ein erstes Schaltelement an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Zudem ist eine zweite Stirnradstufe mit einem auf der zweiten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist und über ein zweites Schaltelement an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Dabei können das Losrad der ersten Stirnradstufe und das Losrad der zweiten Stirnradstufe über ein drittes Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines entsprechenden Schaltelements vorgenommen werden kann. 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 des Getriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen von Wellen des Getriebes orientiert sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen Komponente des Getriebes, insbesondere einer jeweiligen Welle zu verstehen.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt über eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle, wobei die beiden Eingangswellen dabei bevorzugt koaxial zueinander liegen. Insbesondere sind die Eingangswellen dabei jeweils je einem Teilgetriebe des Getriebes zugeordnet, über welches eine Kraftflussführung ausgehend von der jeweils zugehörigen Eingangswelle zu der Vorgelegewelle und damit auch zu der hiermit permanent gekoppelten Abtriebsseite vorgenommen werden kann. Die Vorgelegewelle ist hierbei achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet und kann mit der ersten Eingangswelle über die erste Stirnradstufe sowie mit der zweiten Eingangswelle über die zweite Stirnradstufe jeweils unmittelbar gekoppelt werden. Im Rahmen der Erfindung ist hierbei bevorzugt genau eine Vorgelegewelle vorgesehen, wobei alternativ dazu aber auch neben dieser Vorgelegewelle ggf. noch eine oder mehrere weitere, achsparallele Vorgelegewellen vorgesehen sein können.
  • Die erste Stirnradstufe umfasst ein Losrad, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und durch Schließen des ersten Schaltelements an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Dies wird dabei dazu durchgeführt, um die erste Eingangswelle und die achsparallel liegenden Vorgelegewelle über die erste Stirnradstufe unmittelbar miteinander zu koppeln, wobei dazu ggf. neben dem ersten Schaltelement zusätzlich auch noch ein weiteres Schaltelement zu betätigen ist.
  • Die zweite Stirnradstufe wird durch ein Festrad und ein hiermit kämmendes Losrad gebildet, von welchen das Festrad drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordnet ist, während das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und durch Betätigen des zweiten Schaltelements der Vorgelegewelle festsetzbar ist. Somit hat ein Schließen des zweiten Schaltelements eine unmittelbare Koppelung der zweiten Eingangswelle und der Vorgelegewelle über die zweite Stirnradstufe zur Folge.
  • Die Losräder der ersten Stirnradstufe und der zweiten Stirnradstufe können, neben einer jeweiligen Festsetzbarkeit an der Vorgelegewelle, zudem auch drehfest miteinander verbunden werden, worüber bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Möglichkeit gegeben ist, die beiden Eingangswellen über die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe miteinander zu koppeln. Dabei kann dann auch von dem Teilgetriebe mit der einen Eingangswelle auf das Teilgetriebe mit der anderen Eingangswelle zugegriffen werden.
  • Die erste Eingangswelle ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dazu ausgebildet, das Getriebe im verbauten Zustand mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Dabei kann die erste Eingangswelle innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges des Kraftfahrzeuges dann drehfest mit einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine permanent verbunden sein, wobei insbesondere bei Ausführung der Antriebsmaschine als Verbrennungskraftmaschine diese Verbindung dabei über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer hergestellt sein kann. Alternativ dazu ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass die erste Eingangswelle des erfindungsgemäßen Getriebes über ein zwischenliegendes Anfahrelement mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt ist bzw. gekoppelt werden kann.
  • Die Vorgelegewelle ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe permanent mit einer Abtriebsseite gekoppelt. Bevorzugt ist über die Abtriebsseite des Getriebes dabei im Weiteren eine Koppelung mit einem achsparallel zu den Eingangswellen des Getriebes angeordneten Differentialgetriebe hergestellt. Dabei liegt die Abtriebsseite bevorzugt axial im Bereich von oder nahe an einer Anschlussstelle der ersten Eingangswelle, an welcher eine antriebsseitige Anbindung der ersten Eingangswelle vorgenommen ist oder hergestellt werden kann. Prinzipiell kann die Abtriebsseite aber auch in einem Bereich zwischen axialen Enden des Getriebes platziert sein. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Alternativ dazu könnte die Abtriebsseite des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der ersten Eingangswelle liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei sind ein Antrieb und ein Abtrieb des Getriebes insbesondere an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die erste Eingangswelle über ein viertes Schaltelement drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden werden kann. Des Weiteren ist zum unmittelbaren Koppeln der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle neben der ersten Stirnradstufe nur noch eine dritte Stirnradstufe vorgesehen, die ein Festrad und ein Losrad aufweist und welcher ein fünftes Schaltelement zugeordnet ist, welches bei Betätigung das Losrad der dritten Stirnradstufe festsetzt und dabei die erste Eingangswelle und die Vorgelegewelle miteinander koppelt. Ferner ist zum unmittelbaren Koppeln der zweiten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle neben der zweiten Stirnradstufe nur noch eine vierte Stirnradstufe vorgesehen, die ein Festrad und ein hiermit kämmendes Losrad aufweist und der ein sechstes Schaltelement zugeordnet ist, das bei Betätigung das Losrad der vierten Stirnradstufe festsetzt und dabei die zweite Eingangswelle und die Vorgelegewelle miteinander koppelt.
  • Mit anderen Worten kann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die erste Eingangswelle dadurch drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden werden, indem ein viertes Schaltelement in einen betätigten Zustand überführt wird. Ferner weist das erfindungsgemäße Getriebe noch eine dritte Stirnradstufe und eine vierte Stirnradstufe auf, von welchen die dritte Stirnradstufe neben der ersten Stirnradstufe die einzige weitere Stirnradstufen ist, über welche die erste Eingangswelle unmittelbar mit der Vorgelegewelle gekoppelt werden kann. Dies wird dabei dadurch realisiert, dass ein Losrad der dritten Stirnradstufe durch Betätigen eines zugehörigen, fünften Schaltelements festgesetzt wird. In der Folge sind dann die erste Eingangswelle und die Vorgelegewelle über die dritte Stirnradstufe unmittelbar miteinander gekoppelt. Die vierte Stirnradstufe ist hingegen neben der zweiten Stirnradstufe die einzige weitere Stirnradstufe, über welche eine unmittelbare Koppelung der zweiten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle darstellbar ist. Dies wird dabei dadurch verwirklicht, indem ein Losrad der vierten Stirnradstufe durch Betätigen eines sechsten Schaltelements festgesetzt wird, wodurch die vierte Stirnradstufe die zweite Eingangswelle und die Vorgelegewelle unmittelbar miteinander koppelt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind also zwischen den Eingangswellen und der Vorgelegewelle genau vier Stirnradstufen vorgesehen, wobei die erste Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe dabei jeweils einer unmittelbaren Koppelung der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle und die zweite Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe jeweils einer unmittelbaren Koppelung der zweiten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle dienen. Dadurch kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden, bei welchem aufgrund der drehfesten Verbindbarkeit der Eingangswellen und der Koppelbarkeit der Losräder der ersten Stirnradstufe und der zweiten Stirnradstufe eine hohe Anzahl an Gängen darstellbar ist, die durch die den Eingangswellen zugeordneten Teilgetriebe nutzbar sind.
  • Unter einer „unmittelbaren Koppelbarkeit“ der jeweiligen Eingangswelle mit der Vorgelegewelle über die jeweilige Stirnradstufe ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die jeweilige Stirnradstufe bei Einbindung in den Kraftfluss direkt für die Übertragung einer Drehbewegung zwischen der jeweiligen Eingangswelle und der Vorgelegewelle sorgt, indem sowohl das auf der jeweiligen Eingangswelle vorgesehene Stirnrad der jeweiligen Stirnradstufe, als auch das auf der Vorgelegewelle angeordnete Stirnrad der jeweiligen Stirnradstufe an der jeweiligen Welle festgesetzt ist.
  • Hingegen sind bei der DE 10 2013 211 591 A1 eine größere Anzahl an Stirnradstufen vorgesehen, was zum einen den Platzbedarf des Getriebes erhöht und außerdem den Herstellungsaufwand vergrößert.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung kämmt das Losrad der ersten Stirnradstufe mit einem Festrad der ersten Stirnradstufe, welches drehfest auf der ersten Eingangswelle platziert ist. In diesem Fall sorgt dann eine alleinige Betätigung des ersten Schaltelements für eine Koppelung der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ergibt sich ein erster Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Schließen des dritten und des sechsten Schaltelements unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe. Der erste, zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksame Gang ist also als Windungsgang konzipiert, in welchem der Kraftfluss von der ersten Eingangswelle über die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe auf die zweite Eingangswelle und von dort ausgehend über die dritte Stirnradstufe auf die Vorgelegewelle geführt wird. Ein zweiter Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wird in einer ersten Variante durch Schließen des ersten Schaltelements geschaltet, wobei der zweite, zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksame Gang zudem noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements dargestellt werden kann. In beiden Fällen findet dabei eine Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe statt, wobei aber bei der zweiten Variante das Losrad der ersten Stirnradstufe mittelbar über das Losrad der zweiten Stirnradstufe an der Vorgelegewelle festgesetzt wird. Zudem kann noch ein dritter Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen des fünften Schaltelements unter Kraftflussführung über die dritte Stirnradstufe realisiert werden.
  • Ein erster Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite wird durch Schließen des sechsten Schaltelements unter Kraftflussführung über die vierte Stirnradstufe dargestellt, wobei sich ein zweiter Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen des zweiten Schaltelements unter Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe ergibt.
  • Da die erste Eingangswelle bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dazu eingerichtet ist, das Getriebe im verbauten Zustand mit einer vorgeschalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden, können die zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite schaltbaren Gänge unmittelbar für eine Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine in den Kraftfahrzeugantriebsstrang genutzt werden. Auch die zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite darstellbaren Gänge sind dabei durch die vorgeschaltete Antriebsmaschine nutzbar, da die zweite Eingangswelle durch Schließen des vierten Schaltelements drehfest mit der ersten Eingangswelle verbunden werden kann. Dementsprechend stehen für ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine insgesamt fünf unterschiedliche Gänge zur Verfügung.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung steht das Losrad der ersten Stirnradstufe mit einem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe im Zahneingriff, welches drehbar auf der ersten Eingangswelle gelagert ist und mittels eines siebten Schaltelements an der ersten Eingangswelle festgesetzt werden kann. Bei dieser Ausgestaltungsmöglichkeit setzt sich also die erste Stirnradstufe aus zwei Losrädern zusammen, von welchen eines drehbar auf der ersten Eingangswelle und eines drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist. Das auf der ersten Eingangswelle vorgesehene Losrad kann dabei durch Schließen des siebten Schaltelements an der ersten Eingangswelle festgesetzt werden, während das auf der Vorgelegewelle platziert Losrad durch Betätigen des ersten Schaltelements an der Vorgelegewelle festgesetzt wird. Zur unmittelbaren Koppelung der ersten Eingangswelle und der Vorgelegewelle sind dementsprechend sowohl das erste Schaltelement, als auch das siebte Schaltelement zeitgleich zu betätigen.
  • Bei der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ergibt sich dabei ein erster Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Schließen des dritten Schaltelements, des sechsten Schaltelements und des siebten Schaltelements unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe. Auch in diesem Fall ist also der erste, zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksame Gang als Windungsgang realisiert, in welchem der Kraftfluss von der ersten Eingangswelle über die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe auf die zweite Eingangswelle und von dort ausgehend über die dritte Stirnradstufe auf die Vorgelegewelle geführt wird. Des Weiteren wird ein zweiter Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite in einer ersten Variante durch Schließen des ersten Schaltelements und des siebten Schaltelements dargestellt, wobei der zweite, zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksame Gang zudem noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten Schaltelements, des dritten Schaltelements und des siebten Schaltelements geschaltet werden kann. In beiden Fällen findet dabei eine Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe statt, wobei im Fall der zweiten Variante ein mittelbares Festsetzen des Losrades der ersten Stirnradstufe über das Losrad der zweiten Stirnradstufe an der Vorgelegewelle erfolgt. Zudem kann noch ein dritter Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen des fünften Schaltelements unter Kraftflussführung über die dritte Stirnradstufe realisiert werden.
  • Ferner ergibt sich ein erster Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite wird durch Schließen des sechsten Schaltelements unter Kraftflussführung über die vierte Stirnradstufe, während ein zweiter Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen des zweiten Schaltelements unter Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe geschaltet wird.
  • Auch bei dieser Ausgestaltungsmöglichkeit können die zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite schaltbaren Gänge unmittelbar für eine Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine in den Kraftfahrzeugantriebsstrang genutzt werden, da das Getriebe im verbauten Zustand an der ersten Eingangswelle mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges verbunden ist bzw. verbunden werden kann. Zudem können die zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite darstellbaren Gänge ebenfalls durch die vorgeschaltete Antriebsmaschine genutzt werden, weil die zweite Eingangswelle durch Schließen des vierten Schaltelements drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist. Dementsprechend stehen auch in diesem Fall für ein Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine insgesamt fünf unterschiedliche Gänge zur Verfügung.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist bei der dritten Stirnradstufe das Festrad drehfest auf der ersten Eingangswelle vorgesehen, während das Losrad der dritten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist. Alternativ dazu ist das Festrad der dritten Stirnradstufe hingegen auf der Vorgelegewelle platziert, wohingegen das hiermit kämmende Losrad der dritten Stirnradstufe dann drehbar auf der ersten Eingangswelle vorgesehen ist. Alternativ oder auch ergänzend zur einer der beiden Varianten der vorgenannten Ausführungsform ist auch bei der vierten Stirnradstufe das Festrad drehfest auf der zweiten Eingangswelle oder der Vorgelegewelle angeordnet, während das mit dem Festrad kämmende Losrad der vierten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle oder der zweiten Eingangswelle gelagert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Eingangswelle permanent mit einer Elektromaschine gekoppelt. Dabei steht dann insbesondere ein Rotor der Elektromaschine permanent mit der zweiten Eingangswelle in Verbindung. Mit anderen Worten ist also bei dem erfindungsgemäßen Getriebe eine Elektromaschine so eingebunden, dass ein Rotor der Elektromaschine ständig mit der zweiten Eingangswelle in Verbindung steht. Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat dabei den Vorteil, dass durch die permanente Koppelung der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle diese Elektromaschine auch problemlos auf die darstellbaren Gänge des Teilgetriebes zugreifen kann, welchem die zweite Eingangswelle zugeordnet ist. Diese Gänge des Teilgetriebes sind also durch Einbindung in einen Kraftfluss zwischen der zweiten Eingangswelle und der Vorgelegewelle unmittelbar durch die Elektromaschine nutzbar. Da zudem die Losräder der ersten Stirnradstufe der zweiten Stirnradstufe über das dritte Schaltelement miteinander verbunden werden können, besteht dabei die Möglichkeit, auch die Stirnradstufen des der ersten Eingangswelle zugeordneten Teilgetriebes durch die Elektromaschine zu nutzen. Insgesamt kann hierdurch eine Einbindung der Elektromaschine mit einer niedrigen Anzahl an Schaltelementen bei gleichzeitig optimaler Ausnutzung der darstellbaren Gänge des Getriebes erfolgen. Somit lässt sich ein Getriebe mit niedrigem Herstellungsaufwand und kompaktem Aufbau verwirklichen.
  • Die Anordnung einer Elektromaschine macht das erfindungsgemäße Getriebe für die Anwendung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug geeignet. Dabei ist dann ein Rotor der Elektromaschine unmittelbar oder mittelbar an der zweiten Eingangswelle angebunden. Die Elektromaschine kann dabei im Rahmen der Erfindung bevorzugt einerseits als Generator sowie andererseits als Elektromotor betrieben werden. Unter einer „Koppelung“ des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der zweiten Eingangswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Besonders bevorzugt verfügt das Getriebe hierbei über genau eine Elektromaschine.
  • Bei Nutzung der zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite schaltbaren Gänge kann jeweils ein rein elektrisches Fahren verwirklicht werden, wobei hierbei je nach eingeleiteter Drehrichtung entweder eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges darstellbar ist. In einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine kann diese zudem bei Einbindung über einen der zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite darstellbaren Gänge zum Bremsen des Kraftfahrzeuges herangezogen werden (Rekuperation).
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist die Elektromaschine achsversetzt zu der zweiten Eingangswelle angeordnet und mit der Eingangswelle über eine Übersetzungsstufe gekoppelt. Diese Übersetzungsstufe weist dabei ein erstes Stirnrad und ein hiermit gekoppeltes, zweites Stirnrad auf, von welchen das erste Stirnrad drehfest auf einer Rotorwelle der Elektromaschine angeordnet das zweite Stirnrad drehfest auf der zweiten Eingangswelle platziert ist. Hierdurch kann eine Koppelung zwischen dem Rotor der achsversetzt liegenden Elektromaschine und der zweiten Eingangswelle verwirklicht werden, wobei hierbei zudem eine Zwischenübersetzung realisierbar ist, so dass eine schnelllaufende Elektromaschine Anwendung finden kann, deren Antriebsbewegung über die zwischenliegende Übersetzungsstufe übersetzt wird. Prinzipiell kann die Elektromaschine auch koaxial zu der zweiten Eingangswelle platziert und hierbei dann unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden sein. Im Falle einer koaxialen Anordnung kommt zudem ebenfalls eine Koppelung über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe in Betracht, bei welcher es sich um je eine Stirnradstufe und/oder je eine Planetenstufe handeln kann.
  • Bei der Übersetzungsstufe, über welche die achsversetzt liegenden Elektromaschine mit der zugehörigen Eingangswelle gekoppelt ist, kann es sich im Rahmen der Erfindung um einen Zugmitteltrieb, wie beispielsweise einen Kettentrieb, oder auch eine Stirnradstufe handeln. Im letztgenannten Fall stehen dann das erste, auf der Rotorwelle angeordnete Stirnrad und das zweite auf der Eingangswelle vorgesehene Stirnrad miteinander im Zahneingriff oder sind über ein oder mehrere zwischenliegende Stirnräder miteinander gekoppelt.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausführung ist das auf der zweiten Eingangswelle angeordnete, zweite Stirnrad der die Elektromaschine und die Eingangswelle koppelnden Übersetzungsstufe gleichzeitig auch das Festrad einer der Stirnradstufen, über welche die zweite Eingangswelle mit der Vorgelegewelle gekoppelt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Elektromaschine somit über eine Übersetzungsstufe und damit mit einer Zwischenübersetzung an die zweite Eingangswelle angebunden werden kann, wobei hierzu lediglich noch ein zusätzliches Stirnrad vorzusehen ist, welches mit dem, bereits auf der zweiten Eingangswelle vorhandenen Festrad gekoppelt ist. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand niedrig gehalten werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann bei Vorsehen einer Elektromaschine außerdem in einem Lade- oder Startbetrieb betrieben werden, um im erstgenannten Fall in einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine einen elektrischen Energiespeicher über die Elektromaschine zu laden sowie im zweitgenannten Fall ein Starten der vorgeschalteten und hierbei insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine herbeizuführen. In einer Variante der Erfindung wird dazu das vierte Schaltelement betätigt. Hierdurch ist die Elektromaschine aufgrund der damit einhergehenden, drehfesten Verbindung der Eingangswellen auch mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine verbunden, so dass die Elektromaschine im generatorischen Betrieb über die vorgeschaltete Antriebsmaschine angetrieben werden kann, während die Elektromaschine im elektromotorischen Betrieb ein Antreiben und damit auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine vornehmen kann.
  • Alternativ dazu kann ein Start- oder Ladebetrieb aber auch dadurch verwirklicht werden, indem das dritte Schaltelement betätigt wird. Denn in diesem Fall ist durch Schließen des dritten Schaltelements eine Koppelung zwischen den Eingangswellen hergestellt, so dass die Elektromaschine mit der ersten Eingangswelle und damit auch der vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt ist. Analog zu dem vorstehend Beschriebenen kann hierbei dann ebenfalls ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine oder ein Starten im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Entsprechend einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist das weitere Losrad der ersten Stirnradstufe permanent mit einer Elektromaschine gekoppelt. Mit anderen Worten ist also bei dem erfindungsgemäßen Getriebe eine Elektromaschine so eingebunden, dass eine Elektromaschine und hierbei bevorzugt ein Rotor der Elektromaschine ständig mit dem Losrad der ersten Stirnradstufe gekoppelt ist. Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat dabei den Vorteil, dass durch die permanente Koppelung der Elektromaschine mit dem eingangswellenseitigen Losrad der ersten Stirnradstufe durch die Elektromaschine auch die Gänge genutzt werden können, in welchen ein Kraftfluss über die erste Stirnradstufe stattfindet. Auch in diesem Fall kann dementsprechend eine Einbindung der Elektromaschine mit einer niedrigen Anzahl an Schaltelementen erfolgen. Somit lässt sich ein Getriebe mit niedrigem Herstellungsaufwand und kompaktem Aufbau verwirklichen.
  • Auch diese Anordnung einer Elektromaschine macht das erfindungsgemäße Getriebe für die Anwendung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug geeignet. Dabei ist dann ein Rotor der Elektromaschine unmittelbar oder mittelbar über das eingangswellenseitige Losrad der ersten Stirnradstufe eingebunden. Die Elektromaschine kann dabei im Rahmen der Erfindung bevorzugt einerseits als Generator sowie andererseits als Elektromotor betrieben werden. Unter einer „Koppelung“ des Rotors der Elektromaschine mit dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Besonders bevorzugt verfügt das Getriebe auch in diesem Fall über genau eine Elektromaschine.
  • Bei Nutzung der Gänge, in welchem jeweils eine Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe stattfindet, kann dann über die Elektromaschine ein rein elektrisches Fahren verwirklicht werden, wobei hierbei je nach eingeleiteter Drehrichtung entweder eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges darstellbar ist. In einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine kann diese dabei zudem zum Bremsen des Kraftfahrzeuges genutzt werden (Rekuperation).
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist die Elektromaschine achsversetzt zu dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe angeordnet. Dabei kann die Elektromaschine mit dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe über eine Übersetzungsstufe gekoppelt sein, welche ein erstes Stirnrad und ein hiermit gekoppeltes, zweites Stirnrad aufweist, von denen das erste Stirnrad drehfest auf einer Rotorwelle der Elektromaschine angeordnet das zweite Stirnrad drehfest mit dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe verbunden ist. Hierdurch kann eine Koppelung zwischen dem Rotor der achsversetzt liegenden Elektromaschine und dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe realisiert werden. Dabei kann auch eine Zwischenübersetzung zwischen dem Rotor der Elektromaschine und dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe verwirklicht werden, so dass eine schnelllaufende Elektromaschine Anwendung finden kann, deren Antriebsbewegung über die zwischenliegende Übersetzungsstufe übersetzt wird. Prinzipiell kann die Elektromaschine auch koaxial zu dem weiteren Stirnrade der ersten Stirnradstufe angeordnet sein, wobei ein Rotor der Elektromaschine dann unmittelbar drehfest mit dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe verbunden ist.
  • Bei der Übersetzungsstufe, über welche die achsversetzt liegenden Elektromaschine mit dem weiteren Losrad der ersten Stirnradstufe gekoppelt ist, kann es sich im Rahmen der Erfindung um einen Zugmitteltrieb, wie beispielsweise einen Kettentrieb, oder auch eine Stirnradstufe handeln. Im letztgenannten Fall ist dann besonders bevorzugt das weitere Losrad der ersten Stirnradstufe auch Teil dieser Stirnradstufe, wobei das weitere Losrad der ersten Stirnradstufe und ein, drehfest auf einer Rotorwelle der Elektromaschine platziertes Stirnrad dabei miteinander im Zahneingriff stehen oder über ein oder mehrere zwischenliegende Stirnräder miteinander gekoppelt sind.
  • Auch das entsprechend der vorgenannten Ausführungsform verwirklichte Getriebe kann in einem Lade- oder Startbetrieb betrieben werden, um im erstgenannten Fall in einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine einen elektrischen Energiespeicher über die Elektromaschine zu laden sowie im zweitgenannten Fall ein Starten der vorgeschalteten und hierbei insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine herbeizuführen. Dabei wird bei einer Variante das siebte Schaltelement betätigt, wodurch die Elektromaschine mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt ist, indem das weitere Losrad der ersten Stirnradstufe an der ersten Eingangswelle festgesetzt ist. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine kann diese dann über die vorgeschaltete Antriebsmaschine angetrieben werden, während in einem elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine ein Antreiben und damit auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine vollzogen werden kann.
  • Alternativ dazu kann ein Start- oder Ladebetrieb aber auch dadurch verwirklicht werden, indem das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement betätigt werden. In der Folge ist die Elektromaschine mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine dadurch gekoppelt, dass über die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe eine Koppelung mit der zweiten Eingangswelle realisiert ist, die über das betätigte, vierte Schaltelement drehfest mit der ersten Eingangswelle verbunden ist. Dadurch kann dann ebenfalls ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine oder ein Starten im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine verwirklicht werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zudem eine Bremseinrichtung vorgesehen, die mit der ersten Eingangswelle gekoppelt ist. In vorteilhafter Weise kann hierdurch im Zuge von Schaltvorgängen eine Drehzahlsynchronisation unterstützt werden, insbesondere dann, wenn das oder die zu schließenden Schaltelemente als unsynchronisierte, formschlüssige Schaltelemente vorliegen. Denn die mit der ersten Eingangswelle gekoppelte Bremseinrichtung kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei einer Drehzahlanpassung unterstützen. So kann im Zuge von Hochschaltungen ein Abbremsen der vorgeschalteten Antriebsmaschine auf ein niedrigeres Drehzahlniveau durchgeführt werden, während die Bremseinrichtung bei Rückschaltungen und kurz vor Erreichen einer jeweils angestrebten Synchrondrehzahl betätigt wird, um einen geringeren Drehzahlgradienten zu erhalten, bevor das jeweilige Schaltelement betätigt wird. Im Zuge der Rückschaltung muss die vorgeschaltete Antriebsmaschine zudem auf das jeweils höhere Drehzahlniveau beschleunigt werden.
  • Besonders bevorzugt liegt die Bremseinrichtung hierbei als kraftschlüssige Bremse und hierbei insbesondere als Reibbremse vor, die bei Betätigung die erste Eingangswelle mit einem feststehenden Bauelement des Getriebes, wie beispielsweise dem Getriebegehäuse, koppelt. Im Rahmen der Erfindung kommt aber auch eine Ausführung der Bremseinrichtung als Elektromaschine bzw. als weitere Elektromaschine infrage. In diesem Fall kann über die Bremseinrichtung neben einem Abbremsen dann auch ein Beschleunigen der vorgeschalteten Antriebsmaschine unterstützt werden, indem die Elektromaschine bzw. die weitere Elektromaschine als Elektromotor betrieben wird. Weiter alternativ ist es im Sinne der Erfindung auch eine denkbare Variante, die Funktion einer Bremseinrichtung dadurch abzubilden, dass eine der Stirnradstufen, über welche die erste Eingangswelle mit der Abtriebsseite unmittelbar gekoppelt werden kann, über ein kraftschlüssiges Schaltelement in einen Kraftfluss eingebunden werden kann. Dadurch kann durch ein schlupfendes Schließen dieses Schaltelements und die damit einhergehende Koppelung der ersten Eingangswelle mit der Abtriebsseite ebenfalls ein Abbremsen der ersten Eingangswelle und damit auch der, im verbauten Zustand hieran angebundene Antriebsmaschine erreicht werden.
  • Die Bremseinrichtung ist bei einer Variante der Erfindung achsversetzt zu der ersten Eingangswelle angeordnet und über einen Zugmitteltrieb mit dieser gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass somit ein modularer Aufbau des Getriebes realisiert werden kann, bei welchem unterschiedliche Ausführungen einer Bremseinrichtung angebunden werden können. Bei dem Zugmitteltrieb handelt es sich hierbei insbesondere um einen Kettentrieb. Alternativ dazu ist die Bremseinrichtung koaxial zu der ersten Eingangswelle angeordneten und dabei drehfest dieser verbunden.
  • In Weiterbildung der Erfindung liegt das einzelne Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement vor. Alternativ dazu kann es sich bei einem formschlüssigen Schaltelement aber auch um eine Sperrsynchronisation handeln. Formschlüssige Schaltelemente haben prinzipiell den Vorteil, dass sie im geöffneten Zustand nur niedrige Schleppmomente aufweisen und sich dementsprechend durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnen. Das einzelne Schaltelement könnte alternativ dazu aber auch als kraftschlüssige Schaltelement ausgeführt sein, beispielsweise als Lamellenschaltelement, wobei ein kraftschlüssiges Schaltelement in vorteilhafter Weise auch unter Last in einen betätigten Zustand überführt werden kann. Besonders bevorzugt sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement, das sechste Schaltelement und ggf. auch das siebte Schaltelement jeweils als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt.
  • Im Rahmen der Erfindung sind zudem das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement bei Ausführung als formschlüssige Schaltelemente bevorzugt zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das erste Schaltelement sowie zum anderen das dritte Schaltelement in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Alternativ oder ergänzend dazu können auch das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement, sofern diese als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sein, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement sowie andererseits das sechste Schaltelement in einen jeweils geschlossenen Zustand bewegt werden kann.
  • Alternativ zu dem vorstehend Genannten können im Rahmen der Erfindung aber auch das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sein, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das zweite Schaltelement sowie anderen das dritte Schaltelement in einen jeweils geschlossenen Zustand überführt werden kann. Weiter alternativ zu den vorgenannten Möglichkeiten bilden das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement eine gemeinsame Schalteinrichtung, bei welcher eine Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das zweite Schaltelement sowie zum anderen das sechste Schaltelement in einen geschlossenen Zustand bewegen kann. Alternativ, insbesondere aber ergänzend zu einer der beiden unmittelbar vorgenannten Varianten sind dann zudem das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement sowie andererseits das fünfte Schaltelement in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
  • Ist außerdem ein siebtes Schaltelement vorgesehen, so kann dieses weiter alternativ oder auch ergänzend zu den vorgenannten Varianten gemeinsam mit dem vierten Schaltelement eine Schalteinrichtung bilden. Über eine Betätigungseinrichtung dieser Schalteinrichtung kann dabei aus einer Neutralstellung heraus zum einen ein geschlossener Zustand des vierten Schaltelements sowie zum anderen ein betätigter Zustand des siebten Schaltelements herbeigeführt werden.
  • Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Vorgelegewelle mit der Abtriebsseite über eine Stirnradstufe gekoppelt. Hierdurch kann eine weitere Übersetzung einer auf die Vorgelegewelle geleiteten Antriebsbewegung zu der Abtriebsseite des Getriebes vorgenommen werden. Alternativ dazu ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass die Abtriebsseite an einem axialen Ende der Vorgelegewelle ausgebildet ist, so dass die Vorgelegewelle quasi eine Ausgangswelle des Getriebes bildet. Bei Koppelung der Vorgelegewelle mit der Abtriebsseite über die Stirnradstufe kann das abtriebsseitiges Stirnrad zudem auf einer Ausgangswelle liegen oder aber auch als Antriebstellerrad eines achsparallel liegenden Differentialgetriebes ausgestaltet sein.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist ein Stirnrad der die Vorgelegewelle und die Abtriebsseite koppelnden Stirnradstufe gleichzeitig auch das Festrad einer der Stirnradstufen, über welche die Vorgelegewelle mit einer der Eingangswellen gekoppelt werden kann. Hierdurch kann eine Übersetzung einer auf die Vorgelegewelle geleiteten Antriebsbewegung über die zusätzliche Stirnradstufe erfolgen, wobei hierfür lediglich ein weiteres Stirnrad notwendig ist. Dementsprechend kann der Herstellungsaufwand niedrig gehalten werden.
  • 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 einer als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine und der ersten Eingangswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es als Reibschaltelement vorliegt. Besonders bevorzugt ist die erste Eingangswelle aber für eine direkte Verbindung mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine, d.h. ohne zwischenliegendes Anfahrelement, ausgebildet. 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 Eingangswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Auch im Falle einer Ausführung der Antriebsmaschine als Elektromaschine kann eine direkte drehfeste Verbindung der ersten Eingangswelle mit einem Rotor dieser Elektromaschine vollzogen sein. 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 angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „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 Stirnräder der Stirnradstufen und/oder Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste 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 angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
    • 2 bis 11 jeweils eine schematische Darstellung je eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit je einem Getriebe entsprechend jeweils einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 12 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 11;
    • 13 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit einem Getriebe nach einer der 2 bis 11;
    • 14 bis 18 jeweils eine schematische Ansicht je eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit je einem Getriebe entsprechend jeweils einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 19 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus 14 bis 18; und
    • 20 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit einem Getriebe nach einer der 14 bis 18.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges, wobei in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 eine Verbrennungskraftmaschine 2 über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit einem Getriebe 4 verbunden ist. Dem Getriebe 4 ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe 5 nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder 6 und 7 einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe 4 und der Torsionsschwingungsdämpfer 3 sind dabei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4 zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe 5 integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine 2, der Torsionsschwingungsdämpfer 3, das Getriebe 4 und auch das Differentialgetriebe 5 quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
  • Aus 2 geht eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 im Bereich des Getriebes 4 hervor, wobei dieses entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Dabei umfasst das Getriebe 4 eine erste Eingangswelle 9 und eine zweite Eingangswelle 10, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die erste Eingangswelle 9 ist dabei drehfest mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 verbunden und als Vollwelle ausgeführt, die sich axial im Wesentlichen über die komplette Baulänge des Getriebes 4 erstreckt. Hingegen ist die zweite Eingangswelle 10 als Hohlwelle ausgestaltet, welche axial mit einem Abschnitt der ersten Eingangswelle 10 überdeckt und radial umliegend zu dieser angeordnet ist.
  • Die erste Eingangswelle 9 kann mit der zweiten Eingangswelle 10 über ein Schaltelement K drehfest verbunden werden, welches im vorliegenden Fall als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist und hierbei konkret als unsynchronisiertes Klauenschaltelement vorliegt.
  • Neben den Eingangswellen 9 und 10 weist das Getriebe 4 aus 2 noch eine Vorgelegewelle 11 und eine Ausgangswelle 12 auf, die jeweils als Vollwellen ausgeführt sind und achsversetzt zu den Eingangswellen 9 und 10 und auch zueinander liegen. Dabei bildet die Ausgangswelle 12 eine Abtriebsseite 13 des Getriebes, an welcher innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 im Weiteren die Koppelung zu dem nachfolgenden Differentialgetriebe 5 hergestellt ist. Die Vorgelegewelle 11 und die Ausgangswelle 12 sind vorliegend permanent über eine Stirnradstufe 14 gekoppelt, welche sich aus einem Stirnrad 15 und einem Stirnrad 16 zusammensetzt. Das Stirnrad 15 ist hierbei drehfest auf der Vorgelegewelle 11 angeordnet und kämmt mit dem Stirnrad 16, welches drehfest auf der Ausgangswelle 12 platziert ist.
  • Das Getriebe 4 umfasst des Weiteren mehrere Stirnradstufen 17, 18, 19 und 20, wobei die erste Eingangswelle 9 dabei über die Stirnradstufen 18 und 20 jeweils unmittelbar mit der achsparallelen Vorgelegewelle 11 gekoppelt werden kann, während bei der zweiten Eingangswelle 10 eine jeweils unmittelbare Koppelung mit der Vorgelegewelle 12 über die Stirnradstufen 17 und 19 darstellbar ist. Insofern sind die Stirnradstufen 18 und 20 Teil eines Teilgetriebes des Getriebes 4, welchem die erste Eingangswelle 9 zugeordnet ist. Hingegen sind die Stirnradstufen 17 und 19 Teil eines anderen Teilgetriebes des Getriebes 4, dem die zweite Eingangswelle 10 zugeordnet ist.
  • Die Stirnradstufe 17 setzt sich aus einem Festrad 21 und einem Losrad 22 zusammen, die miteinander im Zahneingriff stehen und von denen das Festrad 21 drehfest auf der zweiten Eingangswelle 10 platziert ist. Das Losrad 22 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 11 gelagert und kann über ein Schaltelement S1 an der Vorgelegewelle 11 festgesetzt werden, so dass die Stirnradstufe 17 in der Folge die zweite Eingangswelle 10 und die Vorgelegewelle 11 miteinander koppelt.
  • Auch die Stirnradstufe 19 ist zwischen der zweiten Eingangswelle 10 und der Vorgelegewelle 11 vorgesehen und wird durch ein Festrad 23 und ein Losrad 24 gebildet. Das Festrad 23 und das Losrad 24 kämmen dabei permanent miteinander, wobei das Festrad 23 drehfest auf der zweiten Eingangswelle 10 platziert ist, während das Losrad 24 über ein Schaltelement S2 an der Vorgelegewelle 11 festgesetzt werden kann. Dieses Festsetzen hat dann eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 10 mit der Vorgelegewelle 11 über die Stirnradstufe 19 zur Folge.
  • Außerdem kann das Losrad 24 der Stirnradstufe 19 noch über ein Schaltelement S3 drehfest mit einem axial benachbart liegenden Losrad 25 verbunden werden, welches Teil der Stirnradstufe 18 ist. Dabei ist das Losrad 25 der Stirnradstufe 18 ebenfalls drehbar auf der Vorgelegewelle 11 gelagert und kämmt permanent mit einem Festrad 26 der Stirnradstufe 18, welches drehfest auf der ersten Eingangswelle 9 angeordnet ist. Ein Schließen des Schaltelements S3 hat aufgrund der damit einhergehenden drehfesten Verbindung der Losräder 24 und 25 eine Koppelung der beiden Eingangswellen 9 und 10 über die Stirnradstufen 18 und 19 zur Folge. Daneben kann aber über die Stirnradstufe 18 auch eine Koppelung der ersten Eingangswelle 9 mit der Vorgelegewelle 11 erreicht werden, indem das Losrad 25 über ein Schaltelement S4 an der Vorgelegewelle 11 festgesetzt wird.
  • Die Stirnradstufe 20 setzt sich aus einem Festrad 27 und einem hiermit permanent im Zahneingriff stehenden Losrad 28 zusammen, von welchen das Festrad 27 drehfest auf der Vorgelegewelle 11 angeordnet ist. Das Losrad 28 ist drehbar auf der ersten Eingangswelle 9 gelagert und kann dort über ein Schaltelement S5 festgesetzt werden, so dass die Stirnradstufe 20 in der Folge die erste Eingangswelle 9 und die Vorgelegewelle 11 miteinander koppelt.
  • Die Schaltelemente S1 bis S5 sind im vorliegenden Fall jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei das einzelne Schaltelement S1 bzw. S2 bzw. S3 bzw. S4 bzw. S5 dabei als unsynchronisiertes Klauenschaltelement vorliegt. Zudem sind das Schaltelement S1 und das Schaltelement S2 zu einer Schalteinrichtung 29 zusammengefasst, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S1 sowie zum anderen das Schaltelement S2 in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Ebenso sind auch das Schaltelement S3 und das Schaltelement S4 zu einer Schalteinrichtung 30 zusammengefasst, deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das Schaltelement S3 sowie andererseits das Schaltelement S4 in einen jeweils betätigten Zustand überführen kann. Hingegen ist das Schaltelement S5 als Einzelschaltelement ausgeführt.
  • Bei dem Getriebe 4 ist zudem eine Elektromaschine 31 vorgesehen, welche zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden kann. Ein - vorliegend nicht weiter dargestellter - Rotor dieser Elektromaschine 31 ist dabei drehfest mit einer Rotorwelle 32 verbunden, die permanent mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt ist. Insofern ist auch der Rotor der Elektromaschine 31 ständig mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt. Die Koppelung der Rotorwelle 32 mit der zweiten Eingangswelle 10 ist dabei über eine zwischenliegende Übersetzungsstufe 33 verwirklicht, welche ein drehfest auf der Rotorwelle 32 angeordnetes Stirnrad 34 und ein drehfest auf der zweiten Eingangswelle 10 platziertes Stirnrad 35 umfasst. Die beiden Stirnräder 34 und 35 sind dabei über mindestens ein weiteres, zwischenliegendes Stirnrad miteinander gekoppelt. Eine Einbindung der Elektromaschine 31 ist dabei axial zwischen den Festrädern 21 und 23 der Stirnradstufen 17 und 19 verwirklicht, indem das Stirnrad 35 axial zwischen dem Festrädern 21 und 23 platziert ist.
  • Außerdem ist noch eine Bremseinrichtung 36 vorgesehen, die als Reibbremse ausgebildet und dabei permanent mit der ersten Eingangswelle 9 gekoppelt ist. Die Koppelung ist hierbei über einen Zugmitteltrieb 37 realisiert, welcher als Kettentrieb vorliegt und ein Kettenrad 38 und ein Kettenrad 39 aufweist. Während das Kettenrad 38 drehfest mit der Bremseinrichtung 36 verbunden ist, ist das Kettenrad 37 drehfest auf der ersten Eingangswelle 9 platziert.
  • Axial benachbart zu einer Anbindung der ersten Eingangswelle 9 an den Torsionsschwingungsdämpfer 3 sind der Zugmitteltrieb 37 und die Stirnradstufe 14 im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet, wobei hierauf axial dann zunächst die Stirnradstufe 17, dann die Übersetzungsstufe 33, dann die Stirnradstufe 19, dann die Stirnradstufe 18 und schließlich die Stirnradstufe 20 folgen. Hierbei ist die Schalteinrichtung 29 axial zwischen den Stirnradstufen 17 und 19 platziert, während das Schaltelement K und die Schalteinrichtung 30 axial zwischen den Stirnradstufen 19 und 18 vorgesehen sind. Schließlich ist noch das Schaltelement S5 axial zwischen den Stirnradstufen 18 und 20 angeordnet. Während die Schalteinrichtungen 29 und 30 hierbei koaxial zu der Vorgelegewelle 11 platziert sind, sind das Schaltelement K und das Schaltelement S5 koaxial zu der ersten Eingangswelle 9 angeordnet.
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 im Bereich eines Getriebes 4', welches gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass die Rotorwelle 32 nun über eine Übersetzungsstufe 33' permanent mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt ist, wobei in dieser Übersetzungsstufe 33' dabei das Stirnrad 34 und das Festrad 23 der Stirnradstufe 19 über mindestens ein zwischenliegendes Stirnrad miteinander gekoppelt sind. Insofern erfolgt eine Einbindung der Elektromaschine 31 an der zweiten Eingangswelle 10 unter Nutzung des Festrates 23 der Stirnradstufe 19. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 4 geht eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 hervor, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4" entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht das Getriebe 4" im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 3, wobei im Unterschied zu der Variante nach 2 nun die Bremseinrichtung 36 koaxial zu der ersten Eingangswelle 9 angeordnet ist. Hierbei ist die Bremseinrichtung 36 drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbunden. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1, welche in diesem Fall ein Getriebe 4''' entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung aufweist. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass nun axial eine gespiegelte Anordnung der Stirnradstufen 17, 18, 19 und 20 auch der Schaltelemente S1 bis S5 und K vorgenommen ist. So folgt axial auf den Zugmitteltrieb 37 und die Stirnradstufe 14 zunächst die Stirnradstufe 20, dann die Stirnradstufe 18, dann die Stirnradstufe 19 und schließlich die Stirnradstufe 17. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 6 geht eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 hervor, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4IV entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht dieses Getriebe 4IV im Wesentlichen der vorhergehenden Ausgestaltungsmöglichkeit nach 5, mit dem Unterschied, dass die Rotorwelle 32 nun, wie schon bei der Variante nach 3, über eine Übersetzungsstufe 33' permanent mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt ist. In dieser Übersetzungsstufe 33' sind dabei das Stirnrad 34 und das Festrad 23 der Stirnradstufe 19 über mindestens ein zwischenliegendes Stirnrad miteinander gekoppelt, so dass letztendlich eine Einbindung der Elektromaschine 31 an der zweiten Eingangswelle 10 über das Festrad 23 der Stirnradstufe 19 verwirklicht wird. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem zeigt 7 eine schematische Ansicht eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 mit einem Getriebe 4V, welches gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist. Dabei entspricht auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit im Wesentlichen der Variante nach 6, wobei im Unterschied zu der Ausführungsform nach 6 nun die Bremseinrichtung 36 koaxial zu der ersten Eingangswelle 9 platziert ist. Dabei ist die Bremseinrichtung 36 drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbunden, wobei die Bremseinrichtung 36 hierbei axial an einem axialen Ende der ersten Eingangswelle 9 vorgesehen ist, welches entgegengesetzt zu einer Anbindung an den Torsionsschwingungsdämpfer 3 liegt. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 7 der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 8 geht ferner eine schematische Ansicht eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 hervor, der bei dieser Variante ein Getriebe 4VI gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Das Getriebe 4VI entspricht hierbei weitestgehend der Variante nach 5, mit dem Unterschied, dass die Vorgelegewelle 11 und die Ausgangswelle 12 über eine Stirnradstufe 14' permanent miteinander gekoppelt sind, welche sich aus dem Stirnrad 16 und dem Festrad 27 der Stirnradstufe 20 zusammensetzt. Das Festrad 27 steht also gleichzeitig mit dem Losrad 28 der Stirnradstufe 20, als auch dem Stirnrad 16 im Zahneingriff, welches drehfest auf der Ausgangswelle 12 platziert ist. Dementsprechend sorgt das Festrad 27 der Stirnradstufe 20 im Zusammenspiel mit dem Stirnrad 16 für die permanente Koppelung zwischen der Vorgelegewelle 11 und der Ausgangswelle 12. Ansonsten entspricht die Variante nach 8 der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 5, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4VII entsprechend einer achten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht dieses Getriebe 4VII im Wesentlichen der vorhergehenden Ausgestaltungsmöglichkeit nach 8, mit dem Unterschied, dass eine Koppelung zwischen der Rotorwelle 32 und der zweiten Eingangswelle 10 über eine Übersetzungsstufe 33" vollzogen ist, die neben dem Stirnrad 34 und mindestens einem - vorliegend nicht weiter dargestellten - Stirnrad durch das Festrad 23 der Stirnradstufe 19 gebildet ist. Dabei sind in dieser Übersetzungsstufe 33' das Stirnrad 34 und das Festrad 23 der Stirnradstufe 19 über das mindestens eine, zwischenliegende Stirnrad miteinander gekoppelt. Insofern wird die Elektromaschine 31 über das Festrad 23 an der zweiten Eingangswelle 10 eingebunden. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 9 der Variante nach 8, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem geht aus 10 eine schematische Ansicht eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 hervor, wobei der Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 dabei ein Getriebe 4VIII gemäß einer neunten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung umfasst. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Ausführungsform nach 8, wobei im Unterschied dazu nun die Bremseinrichtung 36 koaxial zu der ersten Eingangswelle 9 platziert und drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbunden ist. Axial ist die Bremseinrichtung 36 dabei an einem axialen Ende der ersten Eingangswelle 9 vorgesehen, welches entgegengesetzt zu einer Anbindung an den Torsionsschwingungsdämpfer 3 liegt. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 10 der Variante nach 8, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 11 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4IX entsprechend einer zehnten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht das Getriebe 4IX im Wesentlichen der Variante nach 8, mit dem Unterschied, dass das Schaltelement S5 diesem Fall als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, wobei das Schaltelement S5 hierbei insbesondere als nass- oder trockenlaufende Reibkupplung vorliegt. Abgesehen von einer Einbindung der Stirnradstufe 20 in den Kraftfluss übernimmt das Schaltelement S5 hierbei zusätzlich die Funktion einer Bremseinrichtung, indem es durch schlupfendes Schließen und die damit einhergehende Koppelung der ersten Eingangswelle 9 mit der Abtriebsseite 13 über die Stirnradstufen 20 und 14' ein Abbremsen der ersten Eingangswelle 9 hervorrufen kann. Dementsprechend ist eine separate Bremseinrichtung bei der Variante nach 11 entfallen. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 11 der Variante nach 8, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 12 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe 4 bis 4IX aus den 2 bis 11 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei fünf unterschiedliche Gänge G1 bis G5 geschaltet werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente S1 bis S5 jeweils geschlossen ist.
  • Wie in 12 zu erkennen ist, wird ein erster Gang G1 durch Schließen der Schaltelemente S1 und S3 geschaltet, wobei dieser erste Gang G1 dabei zwischen der ersten Eingangswelle 9 und der Abtriebsseite 13 wirksam ist. Dabei erfolgt in dem ersten Gang G1 eine Kraftflussführung ausgehend von der ersten Eingangswelle 9 über die beiden Stirnradstufen 18 und 19 auf die zweite Eingangswelle 10, von welcher ausgehend dann eine weitere Kraftflussführung über die Stirnradstufe 17 auf die Vorgelegewelle 11 und hiervon ausgehend über die Stirnradstufe 14 bzw. 14' zu der Abtriebsseite 13 stattfindet. Insofern ist der erste Gang G1 als Windungsgang konzipiert, in welchem die beiden Teilgetrieben des jeweiligen Getriebes miteinander gekoppelt sind.
  • Ein zweiter Gang kann dann zwischen der ersten Eingangswelle 9 und der Abtriebsseite 13 in einer ersten Variante G2.1 durch Schließen des Schaltelements S4 geschaltet werden, wodurch der Kraftfluss ausgehend von der ersten Eingangswelle 9 über die Stirnradstufe 18 auf die Vorgelegewelle 11 geführt wird. Ausgehend von der Vorgelegewelle 11 findet dann eine weitere Übertragung zu der Abtriebsseite 13 mittels der Stirnradstufe 14 bzw. 14' statt. Alternativ dazu kann der zweite Gang auch in einer zweiten Variante G2.2 durch Betätigen der Schaltelemente S2 und S3 verwirklicht werden, wodurch ebenfalls eine Koppelung der ersten Eingangswelle 9 mit der Abtriebsseite 13 über die Stirnradstufe 18 stattfindet. Allerdings ist das Losrad 25 der Stirnradstufe 18 diesem Fall dann mittelbar über das Losrad 24 der Stirnradstufe 19 an der Vorgelegewelle 11 festgesetzt.
  • Zudem kann ein dritter Gang G3 zwischen der ersten Eingangswelle 9 und der Abtriebsseite 13 dadurch verwirklicht werden, dass das Schaltelement S5 in einen betätigten Zustand überführt wird. In der Folge ist die erste Eingangswelle 9 über die Stirnradstufe 20 mit der Vorgelegewelle 11 gekoppelt, die im Weiteren über die Stirnradstufe 14 bzw. 14' mit der Abtriebsseite 13 in Verbindung steht.
  • Zwischen der zweiten Eingangswelle 10 und der Abtriebsseite 13 kann ein erster Gang G4 dadurch geschaltet werden, dass das Schaltelement S1 betätigt wird. Hierdurch ist die zweite Eingangswelle 10 dann über die Stirnradstufe 17 mit der Vorgelegewelle 11 gekoppelt, von welcher ausgehend eine weitere Kraftflussführung zu der Abtriebsseite 13 über die Stirnradstufe 14 bzw. 14' stattfindet.
  • Schließlich kann noch ein zweiter, zwischen der zweiten Eingangswelle 10 und der Abtriebsseite 13 wirksamer Gang G5 realisiert werden, indem das Schaltelement S2 betätigt wird, was eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 10 und der Vorgelegewelle 11 über die Stirnradstufe 19 zur Folge hat. Analog zu den vorherigen Gängen erfolgt dann eine weitere Kraftflussführung zu der Abtriebsseite 13 über die Stirnradstufe 14 bzw. 14'.
  • Die Getriebe 4 bis 4IX aus den 2 bis 11 können bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 nun zur Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi I bis X genutzt werden, welche in 13 tabellarisch dargestellt sind. So kann in einem Betriebsmodus I eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden, indem das Schaltelement K geschlossen wird. Denn im geschlossenen Zustand des Schaltelements K ist die permanent mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelte Elektromaschine 31 durch drehfeste Verbindung der zweiten Eingangswelle 10 mit der ersten Eingangswelle 9 auch mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebsseite 13. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 31 kann dabei bei Antrieb der Elektromaschine 31 über die Verbrennungskraftmaschine 2 ein - vorliegend nicht weiter dargestellter - elektrischer Energiespeicher geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 31 ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 über die Elektromaschine 31 realisierbar ist.
  • Ebenso kann auch in einem Betriebsmodus II eine Lade- oder Startfunktion verwirklicht werden, wozu das Schaltelement S3 zu schließen ist. In der Folge wird die zweite Eingangswelle 10 und damit auch die Elektromaschine 31 mit der ersten Eingangswelle 9 über die Stirnradstufen 18 und 19 gekoppelt, wodurch dann auch die Elektromaschine 31 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 gekoppelt ist. Analog zu Betriebsmodus I kann dabei ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 32 sowie ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 32 realisiert werden.
  • In den Betriebsmodi III bis VIII kann jeweils ein reines Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 realisiert werden, indem jeweils einer der Gänge G1 bis G5, wie zu 12 beschrieben, geschaltet wird. Bei einer Schaltung der Gänge G4 und G5 ist dabei jeweils zusätzlich das Schaltelement K zu betätigen, damit die Verbrennungskraftmaschine 2 über die erste Eingangswelle 9 mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt ist. Bei einem Wechsel zwischen den Gängen G1 bis G5 kann dabei die Elektromaschine 31 jeweils die Zugkraft stützen, da sie permanent an der zweiten Eingangswelle 10 angebunden ist. So kann die Elektromaschine 31 bei einem Wechsel von Betriebsmodus III in den Betriebsmodus IV und auch bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus IV in den Betriebsmodus V oder den Betriebsmodus VI die Zugkraft jeweils im Gang G4 stützen, in welchem sie über die zweite Eingangswelle 10 eingebunden ist. Bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus V oder dem Betriebsmodus VI in den Betriebsmodus VII und auch bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus VII in den Betriebsmodus VIII kann ein Stützen der Zugkraft über die Elektromaschine 31 jeweils im Gang G5 realisiert werden, da auch hier die Elektromaschine 31 über die zweite Eingangswelle 10 eingebunden ist.
  • Eine Synchronisation der beteiligten Schaltelemente erfolgt dabei durch Drehzahlregelung an der Verbrennungskraftmaschine 2. Dabei kann die ebenfalls vorgesehene Bremseinrichtung 36 bzw. das als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführte Schaltelement S5 unterstützen. Letztere können dabei jeweils im Rahmen einer Hochschaltung die Verbrennungskraftmaschine auf ein niedrigeres Drehzahlniveau abbremsen, während die Bremseinrichtung bzw. das als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführte Schaltelement S5 im Zuge einer Rückschaltung kurz vor Erreichen einer jeweiligen Synchrondrehzahl betätigt wird, um einen geringeren Drehzahlgradienten zu erhalten, bevor das jeweilige Schaltelement betätigt wird.
  • In den Betriebsmodi IX und X erfolgt hingegen ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine 31, wozu diese als Elektromotor betrieben und dabei entweder der Gang G4 oder der Gang G5 geschaltet wird.
  • Zudem zeigt 14 eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4X entsprechend einer elften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung aufweist. Dabei entspricht dieses Getriebe 4X im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu das drehbar auf der Vorgelegewelle 11 gelagerte Losrad 25 einer Stirnradstufe 18' mit einem weiteren Losrad 40 im Zahneingriff steht, welches drehbar auf der ersten Eingangswelle 9 gelagert ist. Dabei kann das weitere Losrad 40 der Stirnradstufe 18' durch Betätigen eines Schaltelements S6 an der ersten Eingangswelle 9 festgesetzt werden, so dass bei gleichzeitiger Betätigung des Schaltelements S4 eine Koppelung der ersten Eingangswelle 9 mit der Vorgelegewelle 11 über die Stirnradstufe 18' erreicht wird. Die Elektromaschine 31 ist hierbei permanent mit dem weiteren Losrad 40 der Stirnradstufe 18' gekoppelt, indem das Stirnrad 35 einer Übersetzungsstufe 33" permanent drehfest mit dem weiteren Losrad 40 der Stirnradstufe 18' verbunden ist. Das Stirnrad 35 steht dann in der Übersetzungsstufe 33" über mindestens ein zwischenliegendes Stirnrad mit dem Stirnrad 34 in Verbindung, welches drehfest auf einer Rotorwelle 32 der Elektromaschine 31 platziert ist.
  • Als weiterer Unterschied ist bei der Stirnradstufe 20' ein antriebsseitiges Stirnrad nun als Festrad 41 drehfest auf der ersten Eingangswelle 9 platziert, während ein abtriebsseitiges Stirnrad als Losrad 42 drehbar auf der Vorgelegewelle 12 gelagert ist. Das Losrad 42 kann dabei über das Schaltelement S5 an der Vorgelegewelle 11 festgesetzt werden, wobei das Schaltelement S5 zu diesem Zweck koaxial zu der Vorgelegewelle 11 sitzt.
  • Eine Einbindung der Elektromaschine 31 ist über die Übersetzungsstufe 33" axial zwischen den Stirnradstufen 18' und 20' vollzogen. Zudem sind das Schaltelement K und das Schaltelement S6 noch zu einer Schalteinrichtung 43 zusammengefasst, bei welcher über eine Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement K sowie zum anderen das Schaltelement S6 in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Diese Schalteinrichtung 43 ist dabei axial zwischen den Stirnradstufen 19 und 18' platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 14 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren geht aus 15 eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4XI entsprechend einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung aufweist. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 14, mit dem Unterschied, dass eine Anbindung einer Übersetzungsstufe 33''' nun am Losrad 40 der Stirnradstufe 18' vollzogen ist. So steht das Stirnrad 34 der Übersetzungsstufe 33''' über mindestens ein zwischenliegendes - und vorliegend nicht weiter dargestelltes - Stirnrad mit dem Losrad 40 in Verbindung. Dementsprechend ist ein separates Stirnrad für die Koppelung der Elektromaschine 31 mit dem Losrad 40 der Stirnradstufe 18' entfallen, sondern die Koppelung wird direkt an dem Losrad 40 verwirklicht. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 15 der Variante nach 14, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 16 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4XII entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht dieses Getriebe 4XII im Wesentlichen der vorhergehenden Ausgestaltungsmöglichkeit nach 15, mit dem einzigen Unterschied, dass die Bremseinrichtung 36 nun koaxial zu der ersten Eingangswelle 9 angeordnet und unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbunden ist. Dabei ist die Bremseinrichtung 36 axial auf einer dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 abgewandt liegenden Ende der ersten Eingangswelle 9 platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 16 der Variante nach 15, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 17 geht eine schematische Ansicht eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 im Bereich eines Getriebes 4XIII hervor, welches gemäß einer vierzehnten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 15, mit dem Unterschied, dass das Schaltelement S4 und das Schaltelement S5 nun zu einer Schalteinrichtung 44 zusammengefasst sind, bei welcher über eine Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das Schaltelement S4 sowie andererseits das Schaltelement S5 in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Zu diesem Zweck ist das Schaltelement S4 gemeinsam mit dem Schaltelement S5 axial zwischen den Stirnradstufen 18' und 20' platziert. Hingegen liegt das Schaltelement S3 nun als Einzelschaltelement vor. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 17 der Variante nach 15, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Schließlich zeigt noch 18 eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1, welcher in diesem Fall ein Getriebe 4XIV entsprechend einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Dabei entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 17, wobei im Unterschied dazu nun zusätzlich das Schaltelement S2 und das Schaltelement S3 zu einer Schalteinrichtung 45 zusammengefasst sind, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das Schaltelement S2 sowie andererseits das Schaltelement S3 in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Dabei sind das Schaltelement S2 und das Schaltelement S3 axial gemeinsam zwischen der Stirnradstufe 19 und der Stirnradstufe 18' angeordnet. Hingegen ist das Schaltelement S1 nun als Einzelschaltelement realisiert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 18 der Variante nach 17, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Auch bei den Varianten nach den 14 bis 18 können jeweils unterschiedliche Gänge G1' bis G5' realisiert werden, wobei eine Schaltung dieser Gänge G1' bis G5' dabei weitestgehend der Schaltung der Gänge G1 bis G5 nach 12 entspricht, mit dem einzigen Unterschied, dass bei den Gängen G1', G2.1' und G2.2' im Vergleich zu den Gängen G1, G2.1 und G2.2 nach 12 jeweils zusätzlich das Schaltelement S6 zu betätigen ist. Ansonsten wird hinsichtlich der Schaltung der Gänge G1' bis G5' auf das zu 12 Beschriebene Bezug genommen.
  • In 20 sind unterschiedliche Betriebsmodi I' bis X' tabellarisch dargestellt, welche über den Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 mit jeweils einem der Getriebe 4X bis 4XIV realisiert werden können. So kann in einem Betriebsmodus I eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden, indem das Schaltelement S6 in einen betätigten Zustand überführt wird. Dadurch ist die permanent mit dem Losrad 40 der Stirnradstufe 18' gekoppelte Elektromaschine 31 durch drehfeste Verbindung des Losrades 40 mit der ersten Eingangswelle 9 auch mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebsseite 13. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 31 kann dabei bei Antrieb der Elektromaschine 31 über die Verbrennungskraftmaschine 2 ein - vorliegend nicht weiter dargestellter - elektrischer Energiespeicher geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 31 ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 über die Elektromaschine 31 realisierbar ist.
  • Ebenso kann auch in einem Betriebsmodus II' eine Lade- oder Startfunktion verwirklicht werden, wozu die Schaltelemente K und S3 zu betätigen sind. In der Folge wird die Elektromaschine 31 über die Stirnradstufen 18' und 19 mit der zweiten Eingangswelle 11 gekoppelt, welche über das Schaltelement K drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbunden ist. Insofern wird hierdurch auch eine Koppelung der Elektromaschine 31 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 herbeigeführt. Analog zu Betriebsmodus I kann dabei ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 31 sowie ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 31 realisiert werden.
  • In den Betriebsmodi III' bis VIII' kann jeweils ein reines Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 realisiert werden, indem jeweils einer der Gänge G1' bis G5' geschaltet wird, wie dies bereits zu 19 beschrieben worden ist. Bei einer Schaltung der Gänge G4' und G5' ist dabei jeweils zusätzlich das Schaltelement K zu betätigen, damit die Verbrennungskraftmaschine 2 über die erste Eingangswelle 9 mit der zweiten Eingangswelle 10 gekoppelt ist. Bei einem Wechsel zwischen den Gängen G1' bis G5' kann dabei die Elektromaschine 31 jeweils die Zugkraft stützen, da sie permanent an dem Losrad 40 der Stirnradstufe 18' angebunden ist. So kann die Elektromaschine 31 bei einem Wechsel von Betriebsmodus III' in den Betriebsmodus IV' die Zugkraft im Gang G1' stützen, in welchem sie über die Stirnradstufe 18' eingebunden ist. Bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus IV' in den Betriebsmodus V' oder den Betriebsmodus VI', bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus V' oder dem Betriebsmodus VI' in den Betriebsmodus VII' und auch bei einem Wechsel von dem Betriebsmodus VII' in den Betriebsmodus VIII' kann jeweils ein Stützen der Zugkraft über die Elektromaschine 31 jeweils im Gang G2.1' oder G2.2' realisiert werden, da auch hier die Elektromaschine 31 über die Stirnradstufe 18' eingebunden ist.
  • Eine Synchronisation der beteiligten Schaltelemente erfolgt dabei durch Drehzahlregelung an der Verbrennungskraftmaschine 2. Dabei kann die ebenfalls vorgesehene Bremseinrichtung 36 unterstützen. Letztere kann dabei im Rahmen einer Hochschaltung die Verbrennungskraftmaschine auf ein niedrigeres Drehzahlniveau abbremsen, während die Bremseinrichtung 36 im Zuge einer Rückschaltung kurz vor Erreichen einer jeweiligen Synchrondrehzahl betätigt wird, um einen geringeren Drehzahlgradienten zu erhalten, bevor das jeweilige Schaltelement betätigt wird.
  • In den Betriebsmodi IX' und X' erfolgt hingegen ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine 31, wozu diese als Elektromotor betrieben und dabei entweder der Gang G1' oder der Gang G2.1' geschaltet wird. Ein Wechsel zwischen den Gängen kann dabei nur unter Unterbrechung der Zugkraft erfolgen.
  • Die im Vorfeld beschriebenen Varianten eines Getriebes 4 bis 4XIV können hinsichtlich einzelner Ausgestaltungsmöglichkeiten untereinander kombiniert werden. So kann die in den 8 bis 11 gezeigte Koppelung der Vorgelegewelle 11 mit der Ausgangswelle 12 über die Stirnradstufe 14' auch bei den übrigen Varianten verwirklicht werden. Ebenso ist auch bei den anderen Varianten ggf. eine Ausführung des Schaltelements S5 als kraftschlüssiges Schaltelement denkbar, wie dies in 11 gezeigt ist. Schließlich können auch die in den einzelnen Fig. gezeigten Varianten hinsichtlich einer Zusammenfassung der Schaltelemente S1 bis S5 zu Schalteinrichtungen auch bei den übrigen Varianten jeweils Anwendung finden.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit einem kompakten Aufbau und niedrigem Herstellungsaufwand bei gleichzeitig geeigneter Einbindung einer Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeugantriebsstrang
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Torsionsschwingungsdämpfer
    4
    Getriebe
    4'
    Getriebe
    4"
    Getriebe
    4'''
    Getriebe
    4IV
    Getriebe
    4V
    Getriebe
    4VI
    Getriebe
    4VII
    Getriebe
    4VIII
    Getriebe
    4IX
    Getriebe
    4X
    Getriebe
    4X'
    Getriebe
    4X''
    Getriebe
    4X'''
    Getriebe
    4XIV
    Getriebe
    5
    Differentialgetriebe
    6
    Antriebsrad
    7
    Antriebsrad
    8
    Getriebegehäuse
    9
    erste Eingangswelle
    10
    zweite Eingangswelle
    11
    Vorgelegewelle
    12
    Ausgangswelle
    13
    Abtriebsseite
    14
    Stirnradstufe
    14'
    Stirnradstufe
    15
    Stirnrad
    16
    Stirnrad
    17
    Stirnradstufe
    18
    Stirnradstufe
    18'
    Stirnradstufe
    19
    Stirnradstufe
    20
    Stirnradstufe
    20'
    Stirnradstufe
    21
    Festrad
    22
    Losrad
    23
    Festrad
    24
    Losrad
    25
    Losrad
    26
    Festrad
    27
    Festrad
    28
    Losrad
    29
    Schalteinrichtung
    30
    Schalteinrichtung
    31
    Elektromaschine
    32
    Rotorwelle
    33
    Übersetzungsstufe
    33'
    Übersetzungsstufe
    33"
    Übersetzungsstufe
    33'''
    Übersetzungsstufe
    34
    Stirnrad
    35
    Stirnrad
    36
    Bremseinrichtung
    37
    Zugmitteltrieb
    38
    Kettenrad
    39
    Kettenrad
    40
    Losrad
    41
    Festrad
    42
    Losrad
    43
    Schalteinrichtung
    44
    Schalteinrichtung
    45
    Schalteinrichtung
    S1
    Schaltelement
    S2
    Schaltelement
    S3
    Schaltelement
    S4
    Schaltelement
    S5
    Schaltelement
    S6
    Schaltelement
    K
    Schaltelement
    G1 bis G5
    Gänge
    G1' bis G5'
    Gänge
    I bis X
    Betriebsmodi
    I' bis X'
    Betriebsmodi
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013211591 A1 [0003, 0020]

Claims (19)

  1. Getriebe (4 bis 4XIV) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle (9), eine zweite Eingangswelle (10) und eine Vorgelegewelle (11), welche permanent mit einer Abtriebsseite (13) in Verbindung steht, wobei die erste Eingangswelle (9) dazu eingerichtet ist, das Getriebe (4 bis 4XIV) mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden, wobei eine erste Stirnradstufe (18; 18') mit einem Losrad (25) vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle (11) gelagert und über ein erstes Schaltelement (S4) an der Vorgelegewelle (11) festsetzbar ist, wobei ferner eine zweite Stirnradstufe (19) mit einem auf der zweiten Eingangswelle (10) platzierten Festrad (23) und einem hiermit kämmenden Losrad (24) vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle (11) gelagert und über ein zweites Schaltelement (S2) an der Vorgelegewelle (11) festsetzbar ist, und wobei das Losrad (25) der ersten Stirnradstufe (18; 18') und das Losrad (24) der zweiten Stirnradstufe (19) über ein drittes Schaltelement (S3) drehfest miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (9) über ein viertes Schaltelement (K) drehfest mit der zweiten Eingangswelle (10) verbindbar ist, dass zum unmittelbaren Koppeln der ersten Eingangswelle (9) mit der Vorgelegewelle (11) neben der ersten Stirnradstufe (18; 18') nur noch eine dritte Stirnradstufe (20; 20') vorgesehen ist, die ein Festrad (27; 41) und ein Losrad (28; 42) aufweist und welcher ein fünftes Schaltelement (S5) zugeordnet ist, welches bei Betätigung das Losrad (28; 42) der dritten Stirnradstufe (20; 20') festsetzt und dabei die erste Eingangswelle (9) und die Vorgelegewelle (11) miteinander koppelt, und dass zum unmittelbaren Koppeln der zweiten Eingangswelle (10) mit der Vorgelegewelle (11) neben der zweiten Stirnradstufe (19) nur noch eine vierte Stirnradstufe (17) vorgesehen ist, die ein Festrad (21) und ein hiermit kämmendes Losrad (22) aufweist und der ein sechste Schaltelement (S1) zugeordnet ist, das bei Betätigung das Losrad (22) der vierten Stirnradstufe (17) festsetzt und dabei die zweite Eingangswelle (10) und die Vorgelegewelle (11) miteinander koppelt.
  2. Getriebe (4 bis 4IX) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (25) der ersten Stirnradstufe (18) mit einem Festrad (26) der ersten Stirnradstufe (18) kämmt, welches drehfest auf der ersten Eingangswelle (9) platziert ist.
  3. Getriebe (4 bis 4IX) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich - ein erster Gang (G1) zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) durch Schließen des dritten (S3) und des sechsten Schaltelements (S1) unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe (18), die zweite Stirnradstufe (19) und die vierte Stirnradstufe (17), - ein zweiter Gang zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) in einer ersten Variante (G2.1) durch Schließen des ersten Schaltelement (S4) sowie in einer zweiten Variante (G2.2) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (S2) und des dritten Schaltelements (S3) jeweils unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe (18), - ein dritter Gang (G3) zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) durch Betätigen des fünften Schaltelements (S5) unter Kraftflussführung über die dritte Stirnradstufe (20), - ein erster Gang (G4) zwischen der zweiten Eingangswelle (10) und der Abtriebsseite (13) durch Schließen des sechsten Schaltelements (S1) unter Kraftflussführung über die vierte Stirnradstufe (17), sowie - ein zweiter Gang (G5) zwischen der zweiten Eingangswelle (10) und der Abtriebsseite (13) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (S2) unter Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe (19) ergibt.
  4. Getriebe (4X bis 4XIV) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (25) der ersten Stirnradstufe (18') mit einem weiteren Losrad (40) der ersten Stirnradstufe (18') im Zahneingriff steht, welches drehbar auf der ersten Eingangswelle (9) gelagert und mittels eines siebten Schaltelements (S6) an der ersten Eingangswelle (9) festsetzbar ist.
  5. Getriebe (4X bis 4XIV) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich - ein erster Gang (G1') zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) durch Schließen des dritten (S3), des sechsten (S1) und des siebten Schaltelements (S6) unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe (18'), die zweite Stirnradstufe (19) und die vierte Stirnradstufe (17), - ein zweiter Gang zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) in einer ersten Variante (G2.1') durch Schließen des ersten (S4) und des siebten Schaltelements (S6) sowie in einer zweiten Variante (G2.2') durch Betätigen des zweiten Schaltelements (S2), des dritten Schaltelements (S3) und des siebten Schaltelements (S6) jeweils unter Kraftflussführung über die erste Stirnradstufe (18'), - ein dritter Gang (G3') zwischen der ersten Eingangswelle (9) und der Abtriebsseite (13) durch Betätigen des fünften Schaltelements (S5) unter Kraftflussführung über die dritte Stirnradstufe (20'), - ein erster Gang (G4') zwischen der zweiten Eingangswelle (10) und der Abtriebsseite (13) durch Schließen des sechsten Schaltelements (S1) unter Kraftflussführung über die vierte Stirnradstufe (17), sowie - ein zweiter Gang (G5') zwischen der zweiten Eingangswelle (10) und der Abtriebsseite (13) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (S2) unter Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe (19) ergibt.
  6. Getriebe (4 bis 4XIV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad (41; 27) der dritten Stirnradstufe (20; 20') drehfest auf der ersten Eingangswelle (9) oder der Vorgelegewelle (11) angeordnet ist, während das Losrad (42; 28) der dritten Stirnradstufe (20; 20') drehbar auf der Vorgelegewelle (11) oder der ersten Eingangswelle (9) gelagert und über das fünfte Schaltelement (S5) an der Vorgelegewelle (11) oder der ersten Eingangswelle (9) festsetzbar ist.
  7. Getriebe (4 bis 4XIV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad (21) der vierten Stirnradstufe (17) drehfest auf der zweiten Eingangswelle (10) oder der Vorgelegewelle angeordnet ist, während das Losrad (22) der vierten Stirnradstufe (17) drehbar auf der Vorgelegewelle (11) oder der zweiten Eingangswelle gelagert und über das sechste Schaltelement (S1) an der Vorgelegewelle (11) oder der zweiten Eingangswelle festsetzbar ist.
  8. Getriebe (4 bis 4IX) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (10) permanent mit einer Elektromaschine (31) gekoppelt ist.
  9. Getriebe (4 bis 4IX) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (31) achsversetzt zu der zweiten Eingangswelle (10) angeordnet und mit der zweiten Eingangswelle (10) über eine Übersetzungsstufe (33; 33') gekoppelt ist, wobei die Übersetzungsstufe (33; 33') ein erstes Stirnrad (34) und ein hiermit gekoppeltes zweites Stirnrad (35; 23) aufweist, von welchen das erste Stirnrad (34) drehfest auf einer Rotorwelle (32) der Elektromaschine (31) angeordnet und das zweite Stirnrad (35; 23) drehfest auf der zweiten Eingangswelle (10) platziert ist.
  10. Getriebe (4'; 4"; 4IV; 4V; 4VN; 4VIII) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der zweiten Eingangswelle (10) angeordnete, zweite Stirnrad (23) der die Elektromaschine (31) und die zweite Eingangswelle (10) koppelnden Übersetzungsstufe (33') gleichzeitig auch das Festrad (23) einer der Stirnradstufen ist, über welche die zweite Eingangswelle (10) mit der Vorgelegewelle (11) koppelbar ist.
  11. Getriebe (4X bis 4XIV) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Losrad (40) der ersten Stirnradstufe (18') permanent mit einer Elektromaschine (31) gekoppelt ist.
  12. Getriebe (4X bis 4XIV) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (31) achsversetzt zu dem weiteren Losrad (40) der ersten Stirnradstufe (18') angeordnet ist, wobei auf einer Rotorwelle (32) der Elektromaschine (31) ein Stirnrad (34) drehfest angeordnet ist, welches mit dem weiteren Losrad (40) der ersten Stirnradstufe (18') gekoppelt ist.
  13. Getriebe (4 bis 4VIN; 4X bis 4XIV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem eine Bremseinrichtung (36) vorgesehen ist, die mit der ersten Eingangswelle (9) gekoppelt ist.
  14. Getriebe (4; 4'; 4'''; 4IV; 4VI; 4VII; 4X; 4XI; 4XIII; 4XIV) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (36) achsversetzt zu der ersten Eingangswelle (9) angeordnet und über einen Zugmitteltrieb (37) mit dieser gekoppelt ist.
  15. Getriebe (4''; 4V; 4VIII; 4XII) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (36) koaxial zu der ersten Eingangswelle (9) angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.
  16. Getriebe (4 bis 4XIV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Schaltelement (S1, S2, S3, S4, S5, K; S1, S2, S3, S4, K; S1, S2, S3, S4, S5, S6, K) als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement ausgeführt ist.
  17. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1), umfassend ein Getriebe (4 bis 4XIV) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4 bis 4IX) nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Start- oder Ladebetriebs entweder das vierte Schaltelement (K) oder das dritte Schaltelement (S3) betätigt wird.
  19. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4X bis 4XIV) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Start- oder Ladebetriebs das siebte Schaltelement (S6) betätigt wird oder das dritte (S3) und das vierte Schaltelement (K) geschlossen werden.
DE102020216294.8A 2020-12-18 2020-12-18 Getriebe für ein Kraftfahrzeug Pending DE102020216294A1 (de)

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