DE102022202907B4 - Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe - Google Patents

Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe Download PDF

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    • B60K6/48—Parallel type
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Abstract

Getriebe (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs (100), umfassend ein Wellensystem (2) mit einer ersten Welle (w1), einer zweiten Welle (w2), einer dritten Welle (w3) und einer vierten Welle (w4),einen Planetenradsatz (3) mit einem Sonnenrad (3.1), einem Hohlrad (3.2) und einem Planetenträger (3.3),mindestens fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) und eine Abtriebswelle (4), wobei die erste Welle (w1) des Wellensystems (2) dazu eingerichtet ist, über eine Antriebswelle (7) mit einer ersten Antriebsmaschine (VM) wirkverbunden zu sein, wobei die zweite Welle (w2) des Wellensystems (2) dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine (EM) wirkverbunden zu sein,wobei die dritte Welle (w3) des Wellensystems (2) über das erste Schaltelement (K1) mit dem Sonnenrad (3.1) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist,wobei die dritte Welle (w3) des Wellensystems (2) über das zweite Schaltelement (K2) mit dem Planetenträger (3.3) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist,wobei die vierte Welle (w4) des Wellensystems (2) über das dritte Schaltelement (K3) mit dem Sonnenrad (3.1) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist,wobei die vierte Welle (w4) des Wellensystems (2) über das vierte Schaltelement (K4) mit der Abtriebswelle (4) verbindbar ist,wobei der Planetenträger (3.3) des Planetenradsatzes (3) über das fünfte Schaltelement (K5) mit der Abtriebswelle (4) verbindbar ist,wobei das Hohlrad (3.2) des Planetenradsatzes (3) gehäusefest ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.
  • Aus der DE 10 2012 212 257 A1 geht ein Planetengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs hervor. Das Planetengetriebe umfasst drei gekoppelte Planetenradsätzen, mehrere Schaltelemente und wenigstens eine Elektromaschine, die einer Welle innerhalb des Getriebes zugeordnet ist. Bei dem ersten Planetenradsatz ist das Hohlrad mit einem gehäusefesten Bauteil verbindbar und der Planetenträger ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes antriebsverbunden. Bei dem zweiten Planetenradsatz ist der Planetenträger mit dem Hohlrad eines dritten Planetenradsatz verbunden und das Sonnenrad ist von einer Getriebeeingangswelle antreibbar. Bei dem dritten Planetenradsatz ist der Planetenträger mit einer Getriebeausgangswelle verbunden. Damit das Planetengetriebe eine kompakte Bauform aufweist und kostengünstig in der Herstellung sowie effizient im Betrieb ist, ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem gehäusefesten Bauteil verbunden ist, und dass das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem gehäusefesten Bauteil sowie mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist.
  • Aus der DE 10 2013 204 918 A1 , DE 10 2017 222 712 A1 , DE 10 2018 213 891 A1 und der DE 10 2018 213 893 A1 der Anmelderin gehen jeweils ein Kraftfahrzeuggetriebe hervor. Aus der DE 10 2019 129 093 A1 geht eine Hybridgetriebeeinrichtung mit schaltbarem Übersetzungsverhältnis hervor.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere für einen Hybridantrieb bereitzustellen, wobei das Getriebe kompakt ausgebildet und eine hohe Funktionalität haben soll. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Getriebe für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst ein Wellensystem mit genau vier Wellen, nämlich einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle und einer vierten Welle, einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, mindestens fünf Schaltelemente und eine Abtriebswelle, wobei die erste Welle des Wellensystems dazu eingerichtet ist, über eine Antriebswelle mit einer ersten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein, wobei die zweite Welle des Wellensystems dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein, wobei die dritte Welle des Wellensystems über das erste Schaltelement mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei die dritte Welle des Wellensystems über das zweite Schaltelement mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei die vierte Welle des Wellensystems über das dritte Schaltelement mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei die vierte Welle des Wellensystems über das vierte Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei der Planetenträger des Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei das Hohlrad des Planetenradsatzes gehäusefest ausgebildet ist.
  • Ist ein Element eines Planetenradsatzes gehäusefest ausgebildet, also an einem ortsfesten Gehäusebauteil festgesetzt, so ist es an einer Drehbewegung gehindert. Bei dem ortsfesten Gehäusebauteil kann es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handeln, die bevorzugt Teil des Getriebegehäuses ist oder damit drehfest verbunden ist.
  • Unter einem Wellensystem mit vier Wellen, ist ein Getriebesystem zu verstehen, das genau vier koaxial zueinander angeordnete Wellen aufweist, die miteinander in Wirkverbindung stehen und einen Leistungsfluss von den beiden Antriebsmaschinen zur Abtriebswelle ermöglichen.
  • Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Getriebeelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
  • Beispielsweise ist die erste Antriebsmaschine als Verbrennungsmotor ausgebildet und dazu eingerichtet, eine erste Antriebsleistung in das Getriebe einzuleiten. Beispielsweise ist die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet und dazu eingerichtet, eine zweite Antriebsleistung in das Getriebe einzuleiten. Bevorzugt ist die Antriebswelle mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors wirkverbunden. Insbesondere ist die Antriebswelle koaxial oder achsparallel zu den vier Wellen des Wellensystems angeordnet. Ferner bevorzugt ist die zweite Welle des Wellensystems mit der Rotorwelle der elektrischen Maschine wirkverbunden. Insbesondere ist die Rotorwelle koaxial oder achsparallel zu den vier Wellen des Wellensystems angeordnet.
  • Unter einer Wirkverbindung zwischen zwei Elementen, insbesondere zwischen einer Welle und einer Vorrichtung oder zwischen zwei Wellen oder zwischen zwei Vorrichtungen ist zu verstehen, dass die Wellen oder Vorrichtungen entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder mittelbar über mindestens ein weiteres Bauteil, insbesondere über weitere Wellen und/oder Zahnräder miteinander verbunden sein können. Insbesondere kann die Wirkverbindung mittels eines Schaltelements schaltbar sein.
  • Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über mindestens eine weitere Welle, Zahnräder und/oder ein Zugmittel mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden. Beispielsweise ist die Rotorwelle der Elektromaschine über mindestens eine weitere Welle, Zahnräder und/oder ein Zugmittel mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden.
  • Der Planetenradsatz umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger des Planetenradsatzes gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad des Planetenradsatzes kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der Planetenradsatz ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Ein Minusplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere Planetenräder auf, wobei jedes Planetenrad drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt.
  • Unter einem Schaltelement ist ein Verbindungselement zwischen zwei Wellen zu verstehen, das zur Verbindung der beiden Wellen eingerichtet ist und zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist. Im geschlossenen Zustand des Schaltelements sind die beiden Wellen über das Schaltelement drehfest miteinander verbunden. Im geöffneten Zustand des Schaltelements sind die beiden Wellen über das Schaltelement voneinander entkoppelt und können unabhängig voneinander rotieren.
  • Durch die Kombination von mindestens fünf Schaltelementen mit dem Planetenradsatz und dem Wellensystem mit vier Wellen ergeben sich mehrere Funktionsmöglichkeiten für den Antriebsstrang, beispielsweise verbrennungsmotorische bzw. hybridische Fahrmodi, elektromotorische Fahrmodi sowie elektrodynamische Anfahrmodi, wobei das Getriebe insbesondere aufgrund der Anordnung und Anbindung der vier Wellen des Wellensystems mit dem Planetenradsatz und den mindestens fünf Schaltelementen eine hohe Kompaktheit aufweist.
  • In einem verbrennungsmotorischen Fahrmodus befindet sich das Fahrzeug in einem verbrennungsmotorischen Betrieb allein mittels des Verbrennungsmotors oder in einem hybridischen Betrieb in Kombination von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine. Bei einer Kombination von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine, die jeweils auf den Abtrieb einwirken, ist der verbrennungsmotorische Betrieb ein hybridischer Betrieb. Zur Einstellung eines verbrennungsmotorischen Fahrmodus sind jeweils drei der zumindest fünf Schaltelemente geschlossen. Mittels des Getriebes lassen sich zumindest vier hybride bzw. verbrennungsmotorische Gänge und zumindest ein elektrischer Gang realisieren. Ferner kann mit Hilfe der elektrischen Maschine, während Schaltvorgängen eine Zugkraftunterstützung im Hybridbetrieb realisiert werden. Die Schaltvorgänge können dabei abtriebsgestützt oder elektrodynamisch erfolgen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens fünf Schaltelemente formschlüssig ausgebildet. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Wellen eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei die Übertragung einer Leistung von einem Kupplungsteil auf das andere Kupplungsteil des Schaltelements in einem geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Beispielsweise sind die fünf Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet. Durch formschlüssige Schaltelemente wird die Kompaktheit und die Effizienz des Getriebes erhöht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind entweder das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement oder das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement als Doppelschaltelement ausgebildet. Das jeweilige Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktuator zum Schalten der beiden jeweiligen Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Das jeweilige Doppelschaltelement ist koaxial zu den vier Wellen des Wellensystems ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Dämpfungseinrichtung im Leistungsfluss vor der ersten Welle des Wellensystems angeordnet. Beispielsweise ist die Dämpfungseinrichtung achsparallel zu den Wellen des Wellensystems angeordnet. Alternativ ist die Dämpfungseinrichtung koaxial zu den Wellen des Wellensystems angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors an das Getriebe, insbesondere an die Antriebswelle anzubinden. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein als Trennkupplung ausgebildetes Schaltelement entweder achsparallel oder koaxial zu den Wellen des Wellensystems angeordnet, wobei die Trennkupplung dazu eingerichtet ist, das Getriebe von der ersten Antriebsmaschine, insbesondere von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abzukoppeln. Mithin ist die Trennkupplung in dem Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und der ersten Welle des Wellensystems angeordnet. Weiterhin kann die Trennkupplung im Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor nach der Dämpfungseinrichtung angeordnet sein. Mittels der Trennkupplung lässt sich der Verbrennungsmotor zum rein elektrischen Fahren mittels elektrischer Maschine abkoppeln, wodurch der elektrische Fahrbetrieb des Fahrzeugs energieeffizienter wird. Die Trennkupplung kann entweder als formschlüssiges oder als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Eine als formschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung ist kompakter und weist weniger Energieverluste als ein kraftschlüssiges Schaltelement auf. Ein Vorteil einer als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildeten Trennkupplung ergibt sich aus der Möglichkeit dieses auch unter Last öffnen zu können, beispielsweise bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Insbesondere kann eine reibschlüssige Trennkupplung auch bei Differenzdrehzahl der beiden Kupplungsteile geschlossen werden, sodass beispielsweise ein sogenannter „Schwungstart“ des Verbrennungsmotors mittels der elektrischen Maschine möglich ist, wobei dazu insbesondere die Trägheitsmasse der elektrischen Maschine zum Starten des Verbrennungsmotors ausgenutzt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Wellensystem aus einem ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Hohlrad und einem ersten Planetenträger, sowie einem zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Planetenträger, wobei die beiden Planetenradsätze des Wellensystems koaxial zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist der Planetenradsatz des Getriebes koaxial zum ersten und zweiten Planetenradsatz des Wellensystems angeordnet. Der erste und der zweite Planetenradsatz des Wellensystems umfasst jeweils mehrere Planetenräder, die drehbar an dem jeweiligen Planetenträger des jeweiligen Planetenradsatzes gelagert sind und mit dem jeweiligen Sonnenrad und dem jeweiligen Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der jeweilige Planetenradsatz ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Alternativ kann das Wellensystem mit den vier Wellen anstatt aus dem ersten und zweiten Planetenradsatz aus einem Stufenplanetenradsatz mit vier Wellen bestehen.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die erste Welle mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Planetenträger drehfest verbunden, wobei die zweite Welle mit dem ersten Sonnenrad drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad drehfest verbunden ist. Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die erste Welle mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Planetenträger drehfest verbunden, wobei die zweite Welle mit dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle mit dem zweiten Hohlrad drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle mit dem ersten Planetenträger drehfest verbunden ist. Vorzugsweise ist sowohl bei der ersten Ausführungsform ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform die Abtriebswelle axial zwischen dem Planetenradsatz und dem Wellensystem angeordnet und zum achsparallelen Abtrieb eingerichtet. Mit anderen Worten treibt die Abtriebswelle in radialer Richtung ab. Insbesondere ist die Abtriebswelle koaxial zum Wellensystem angeordnet. Dadurch wird das Getriebe kompakter ausgebildet.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform ist die erste Welle mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Planetenträger drehfest verbunden, wobei die zweite Welle mit dem ersten Sonnenrad drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle mit dem zweiten Hohlrad drehfest verbunden ist. Vorzugsweise ist die Antriebswelle an einem ersten axialen Ende des Getriebes angeordnet, wobei die Abtriebswelle an einem zweiten axialen Ende des Getriebes entgegengesetzt zur Antriebswelle angeordnet ist, wobei das Wellensystem und der Planetenradsatz axial zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet sind. Mithin ist der Antrieb am ersten axialen Ende des Getriebes angeordnet, wobei der Abtrieb am zweiten axialen Ende des Getriebes angeordnet ist, wobei die axialen Ende des Getriebes entgegengesetzt zueinander sind. Die Abtriebswelle kann sowohl koaxial zum Wellensystem angeordnet sein und in axialer Richtung oder in radialer Richtung abtreiben.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit einem Differential verbunden, wobei das Differential koaxial oder achsparallel zum Planetenradsatz angeordnet ist. Bevorzugt ist die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit einem Differenzialkorb des Differentials verbunden. Insbesondere weist das Differential eine erste und zweite Seitenwelle auf, wobei die Seitenwellen des Differentials zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Fahrzeugs eingerichtet sind. Wenn ein Bauteil oder eine Vorrichtung für eine Funktion oder Verbindung eingerichtet ist, so ist darunter zu verstehen, dass dieses Bauteil oder diese Vorrichtung speziell dafür ausgelegt und/oder speziell dafür ausgestattet ist. Die Antriebsleistung wird im Differential auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an ein mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen. Wenn das Differential koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, sind unter anderem die Antriebswelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich eine der Seitenwellen des Differentials im Wesentlichen axial durch das gesamte Getriebe erstreckt. Dadurch kann das Getriebe in radialer Richtung kompakter ausgebildet werden. Wenn das Differential achsparallel zum Planetenradsatz angeordnet ist, kann das Getriebe in axialer Richtung kompakter ausgebildet werden. Das Differenzial kann beispielsweise als Kegelraddifferenzial, Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Die Seitenwellen des Differenzials sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Fahrzeugs angeordnet. Bevorzugt ist die Abtriebsachse die Frontantriebsachse des als PKW ausgebildeten Fahrzeugs. Mithin ist das Getriebe als Front-Quer-Anordnung im Fahrzeug verbaut.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang für ein Fahrzeugs umfassend zumindest eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine sowie ein mit den beiden Antriebsmaschinen antriebswirksam verbundenes erfindungsgemäßes Getriebe. Bevorzugt ist die erste Antriebsmaschine als Verbrennungsmotor ausgebildet, wobei die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet ist. Optional umfasst das Fahrzeug zumindest eine zweite elektrische Maschine, die an einer Heckantriebsachse angeordnet und somit achsparallel zu dem Getriebe und den beiden Antriebsmaschinen an der Frontantriebsachse ist. Die zweite elektrische Maschine kann optional über ein Getriebe, insbesondere ein Differential mit den Antriebsrädern der Heckantriebsachse verbunden sein.
  • Im Folgenden werden vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
    • 1 eine stark schematische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes,
    • 2 eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 3 eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • 4 eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
    • 5 eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
    • 6 eine Schaltmatrix für den Antriebsstrang gemäß 5, und
    • 7 eine stark schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit dem Antriebsstrang gemäß 5.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 stark vereinfacht dargestellt. Das Getriebe 1 umfasst ein Wellensystem 2 mit einer ersten Welle w1, einer zweiten Welle w2, einer dritten Welle w3 und einer vierten Welle w4. Ferner umfasst das Getriebe 1 einen Planetenradsatz 3 mit einem Sonnenrad 3.1, einem Hohlrad 3.2 und einem Planetenträger 3.3, fünf formschlüssige Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5, die jeweils als gepunktete Linie dargestellt sind, und eine Abtriebswelle 4.
  • Die erste Welle w1 des Wellensystems 2 ist dazu eingerichtet, mit einer ersten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein, wobei die zweite Welle w2 des Wellensystems 2 dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein. Die dritte Welle w3 des Wellensystems 2 ist über das erste Schaltelement K1 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das zweite Schaltelement K2 mit dem Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 verbindbar. Die vierte Welle w4 des Wellensystems 2 ist über das dritte Schaltelement K3 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das vierte Schaltelement K4 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar. Der Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 ist über das fünfte Schaltelement K5 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar. Das Hohlrad 3.2 des Planetenradsatzes 3 ist gehäusefest ausgebildet, also mit einem drehfesten Bauteil des Gehäuses 10 des Getriebes 1 verbunden und somit stationär festgelegt.
  • 2 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1, das auf der Prinzipdarstellung gemäß 1 beruht. Vorliegend ist die zweite Antriebsmaschine EM als elektrische Maschine ausgebildet und im Gehäuse 10 des Getriebes 1 integriert. Die zweite Antriebsmaschine EM weist einen gehäusefesten Stator 11 und einen rotierbaren Rotor 12 auf.
  • Das Getriebe 1 umfasst eine Antriebswelle 7 zur Anbindung einer nicht dargestellten ersten Antriebsmaschine, ein Wellensystem 2 mit vier Wellen w1, w2, w3, w4, einen Planetenradsatz 3, fünf formschlüssige Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5, eine als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung K0 und eine Abtriebswelle 4. Der Planetenradsatz 3 weist ein Sonnenrad 3.1, ein Hohlrad 3.2 und einen Planetenträger 3.3 auf, wobei das Hohlrad 3.2 des Planetenradsatzes 3 gehäusefest ausgebildet, also mit einem drehfesten Bauteil des Gehäuses 10 des Getriebes 1 verbunden und somit stationär festgelegt ist.
  • Die erste Welle w1 des Wellensystems 2 ist über die Trennkupplung K0 mit der Antriebswelle 7 verbindbar, wobei die Antriebswelle 7 zur Anbindung der ersten Antriebsmaschine eingerichtet ist. Die zweite Welle w2 des Wellensystems 2 ist mit dem Rotor 12 der zweiten Antriebsmaschine EM drehfest verbunden.
  • Vorliegend besteht das Wellensystem 2 aus einem ersten Planetenradsatz 5 mit einem ersten Sonnenrad 5.1, einem ersten Hohlrad 5.2 und einem ersten Planetenträger 5.3, sowie einem zweiten Planetenradsatz 6 mit einem zweiten Sonnenrad 6.1, einem zweiten Hohlrad 6.2 und einem zweiten Planetenträger 6.3. Die beiden Planetenradsätze 5, 6 des Wellensystems 2 sind koaxial zueinander und zu dem Planetenradsatz 3 des Getriebes 1 angeordnet. Die erste Welle w1 ist mit dem ersten Hohlrad 5.2 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Planetenträger 6.3 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die zweite Welle w2 ist mit dem ersten Sonnenrad 5.1 des ersten Planetenradsatzes 5 drehfest verbunden. Die dritte Welle w3 ist mit dem zweiten Sonnenrad 6.1 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die vierte Welle w4 ist mit dem ersten Planetenträger 5.3 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Hohlrad 6.2 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden.
  • Die dritte Welle w3 des Wellensystems 2 ist über das erste Schaltelement K1 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das zweite Schaltelement K2 mit dem Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 verbindbar. Die vierte Welle w4 des Wellensystems 2 ist über das dritte Schaltelement K3 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das vierte Schaltelement K4 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar. Der Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 ist über das fünfte Schaltelement K5 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar.
  • Das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 sind als Doppelschaltelement ausgebildet. Die Abtriebswelle 4 ist axial zwischen dem Planetenradsatz 3 und dem Wellensystem 2, insbesondere zwischen dem vierten Schaltelement K4 und dem fünften Schaltelement K5 angeordnet und zum achsparallelen Abtrieb eingerichtet. Vorliegend ist an der Abtriebswelle 4 eine Verzahnung zum Abtrieb ausgebildet.
  • Der Planetenradsatz 3 ist axial zwischen dem fünften Schaltelement K5 und dem zweiten Schaltelement K2 angeordnet.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1, das auf der Prinzipdarstellung gemäß 1 beruht. Vorliegend ist die zweite Antriebsmaschine EM als elektrische Maschine ausgebildet und im Gehäuse 10 des Getriebes 1 integriert. Die zweite Antriebsmaschine EM weist einen gehäusefesten Stator 11 und einen rotierbaren Rotor 12 auf.
  • Das Getriebe 1 umfasst eine Antriebswelle 7 zur Anbindung einer nicht dargestellten ersten Antriebsmaschine, ein Wellensystem 2 mit vier Wellen w1, w2, w3, w4, einen Planetenradsatz 3, fünf formschlüssige Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5, eine als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung K0 und eine Abtriebswelle 4. Der Planetenradsatz 3 weist ein Sonnenrad 3.1, ein Hohlrad 3.2 und einen Planetenträger 3.3 auf, wobei das Hohlrad 3.2 des Planetenradsatzes 3 gehäusefest ausgebildet, also mit einem drehfesten Bauteil des Gehäuses 10 des Getriebes 1 verbunden und somit stationär festgelegt ist.
  • Die erste Welle w1 des Wellensystems 2 ist über die Trennkupplung K0 mit der Antriebswelle 7 verbindbar, wobei die Antriebswelle 7 zur Anbindung der ersten Antriebsmaschine eingerichtet ist. Die zweite Welle w2 des Wellensystems 2 ist mit dem Rotor 12 der zweiten Antriebsmaschine EM drehfest verbunden.
  • Vorliegend besteht das Wellensystem 2 aus einem ersten Planetenradsatz 5 mit einem ersten Sonnenrad 5.1, einem ersten Hohlrad 5.2 und einem ersten Planetenträger 5.3, sowie einem zweiten Planetenradsatz 6 mit einem zweiten Sonnenrad 6.1, einem zweiten Hohlrad 6.2 und einem zweiten Planetenträger 6.3. Die beiden Planetenradsätze 5, 6 des Wellensystems 2 sind koaxial zueinander und zu dem Planetenradsatz 3 des Getriebes 1 angeordnet. Die erste Welle w1 ist mit dem ersten Hohlrad 5.2 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Planetenträger 6.3 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die zweite Welle w2 ist mit dem ersten Sonnenrad 5.1 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Sonnenrad 6.1 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die dritte Welle w3 ist mit dem zweiten Hohlrad 6.2 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die vierte Welle w4 ist mit dem ersten Planetenträger 5.3 des ersten Planetenradsatzes 5 drehfest verbunden.
  • Die dritte Welle w3 des Wellensystems 2 ist über das erste Schaltelement K1 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das zweite Schaltelement K2 mit dem Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 verbindbar. Die vierte Welle w4 des Wellensystems 2 ist über das dritte Schaltelement K3 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das vierte Schaltelement K4 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar. Der Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 ist über das fünfte Schaltelement K5 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar.
  • Das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 sind als Doppelschaltelement ausgebildet. Die Abtriebswelle 4 ist axial zwischen dem Planetenradsatz 3 und dem Wellensystem 2, insbesondere zwischen dem vierten Schaltelement K4 und dem fünften Schaltelement K5 angeordnet und zum achsparallelen Abtrieb eingerichtet. Vorliegend ist an der Abtriebswelle 4 eine Verzahnung zum Abtrieb ausgebildet. Der Planetenradsatz 3 ist axial zwischen dem fünften Schaltelement K5 und dem zweiten Schaltelement K2 angeordnet.
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1, das auf der Prinzipdarstellung gemäß 1 beruht. Vorliegend ist die zweite Antriebsmaschine EM als elektrische Maschine ausgebildet und im Gehäuse 10 des Getriebes 1 integriert. Die zweite Antriebsmaschine EM weist einen gehäusefesten Stator 11 und einen rotierbaren Rotor 12 auf.
  • Das Getriebe 1 umfasst eine Antriebswelle 7 zur Anbindung einer nicht dargestellten ersten Antriebsmaschine, ein Wellensystem 2 mit vier Wellen w1, w2, w3, w4, einen Planetenradsatz 3, fünf formschlüssige Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5, eine als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung K0 und eine Abtriebswelle 4. Der Planetenradsatz 3 weist ein Sonnenrad 3.1, ein Hohlrad 3.2 und einen Planetenträger 3.3 auf, wobei das Hohlrad 3.2 des Planetenradsatzes 3 gehäusefest ausgebildet, also mit einem drehfesten Bauteil des Gehäuses 10 des Getriebes 1 verbunden und somit stationär festgelegt ist.
  • Die erste Welle w1 des Wellensystems 2 ist über die Trennkupplung K0 mit der Antriebswelle 7 verbindbar, wobei die Antriebswelle 7 zur Anbindung der ersten Antriebsmaschine eingerichtet ist. Die zweite Welle w2 des Wellensystems 2 ist mit dem Rotor 12 der zweiten Antriebsmaschine EM drehfest verbunden.
  • Vorliegend besteht das Wellensystem 2 aus einem ersten Planetenradsatz 5 mit einem ersten Sonnenrad 5.1, einem ersten Hohlrad 5.2 und einem ersten Planetenträger 5.3, sowie einem zweiten Planetenradsatz 6 mit einem zweiten Sonnenrad 6.1, einem zweiten Hohlrad 6.2 und einem zweiten Planetenträger 6.3. Die beiden Planetenradsätze 5, 6 des Wellensystems 2 sind koaxial zueinander und zu dem Planetenradsatz 3 des Getriebes 1 angeordnet. Die erste Welle w1 ist mit dem ersten Planetenträger 5.3 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Planetenträger 6.3 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die zweite Welle w2 ist mit dem ersten Sonnenrad 5.1 des ersten Planetenradsatzes 5 drehfest verbunden. Die dritte Welle w3 ist mit dem ersten Hohlrad 5.2 des ersten Planetenradsatzes 5 und dem zweiten Sonnenrad 6.1 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden. Die vierte Welle w4 ist mit dem zweiten Hohlrad 6.2 des zweiten Planetenradsatzes 6 drehfest verbunden.
  • Die dritte Welle w3 des Wellensystems 2 ist über das erste Schaltelement K1 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das zweite Schaltelement K2 mit dem Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 verbindbar. Die vierte Welle w4 des Wellensystems 2 ist über das dritte Schaltelement K3 mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetenradsatzes 3 verbindbar und über das vierte Schaltelement K4 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar. Der Planetenträger 3.3 des Planetenradsatzes 3 ist über das fünfte Schaltelement K5 mit der Abtriebswelle 4 verbindbar.
  • Das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4 sind als Doppelschaltelement ausgebildet. Die Antriebswelle 7 ist an einem ersten axialen Ende des Getriebes 1 angeordnet, wobei die Abtriebswelle 4 an einem zweiten axialen Ende des Getriebes 1 entgegengesetzt zur Antriebswelle 7 angeordnet ist. Das Wellensystem 2 und der Planetenradsatz 3 sind axial zwischen der Antriebswelle 7 und der Abtriebswelle 4 angeordnet. Der Planetenradsatz 3 ist axial zwischen dem dritten Schaltelement K3 und dem zweiten Schaltelement K2 angeordnet.
  • In 5 ist die erste Ausführungsform des Getriebes 1 gemäß 2 in einem Antriebsstrang dargestellt. Deswegen wird auf die Beschreibung des Getriebes 1 gemäß 2 verwiesen. Der Antriebsstrang gemäß 5 weist eine erste Antriebsmaschine VM auf, die über eine Dämpfungseinrichtung 9 und einen Zugmitteltrieb 13 mit der Antriebswelle 7 des Getriebes 1 antriebswirksam verbunden ist. Die als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebsmaschine VM und die Dämpfungseinrichtung 9 sind koaxial zueinander ausgebildet sowie achsparallel zum Wellensystem 2 und zum Planetenradsatz 3. Der Zugmitteltrieb 13 weist ein als Kette ausgebildetes Zugmittel auf, das einen Achsabstand zwischen der Achse der ersten Antriebsmaschine und der Achse der Antriebswelle 7 überbrückt. Das als Trennkupplung K0 ausgebildete Schaltelement ist koaxial zu den Wellen w1, w2, w3, w4 des Wellensystems 2 angeordnet und entkoppelt in einem geöffneten Zustand die Antriebswelle 7 von der ersten Welle w1 des Wellensystems 2. Dadurch werden im elektrischen Antriebsmodus mittels der zweiten Antriebsmaschine EM der Zugmitteltrieb 13 und die erste Antriebsmaschine VM nicht mitgeschleppt. Ferner ist ein Differential 8 über eine Zwischenwelle 14 mit der Abtriebswelle 4 verbunden, wobei das Differential 8 achsparallel zu der ersten Antriebsmaschine VM und zu den Wellen w1, w2, w3, w4 des Wellensystems 2, somit auch zu der zweiten Antriebsmaschine EM angeordnet ist. Das Differential 8 weist eine erste Seitenwelle 8.1 und eine zweite Seitenwelle 8.2 auf, wobei die Seitenwellen 8.1, 8.2 des Differentials 8 zur Anbindung eines jeweiligen nicht dargestellten Rades des Fahrzeugs eingerichtet sind.
  • Vorteilhaft an dem vorliegenden Antriebsstrang ist, insbesondere die einfache und kompakte Bauweise, wobei nicht nur geringe Bauteilbelastungen und geringe Getriebeverluste aufgrund der formschlüssigen Schaltelemente K1, K2, K3, K4, K5, sondern auch ein guter Verzahnungswirkungsgrad im verbrennungsmotorischen und elektrischen Betrieb des Fahrzeugs realisiert sind.
  • Ein Antriebsstrang gemäß 5 weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 6 dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente K0, K1, K2, K3, K4, K5 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi V1, V2, V3.1, V3.2, V4, ZV1, ZV2, E1, EDA1, EDA2, EDA3.1, EDA3.2, EDA3.3, EDA3.4, EDA4 und LiN des Fahrzeugs aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements K0, K1, K2, K3, K4, K5 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements K0, K1, K2, K3, K4, K5 anzeigt. Mittels der sechse Schaltelemente K0, K1, K2, K3, K4, K5 werden sieben verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi V1, V2, V3.1, V3.2, V4, ZV1, ZV2, ein rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E1, sieben elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2, EDA3.1, EDA3.2, EDA3.3, EDA3.4, EDA4 und ein Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus V1 sind die Trennkupplung K0, das erste, dritte und fünfte Schaltelement K1, K3, K5 geschlossen, wobei das zweite und vierte Schaltelement K2, K4 geöffnet sind. In einem zweiten hybridischen Fahrmodus V2 sind die Trennkupplung K0, das erste, vierte und fünfte Schaltelement K1, K4, K5 geschlossen, wobei das zweite und dritte Schaltelement K2, K3 geöffnet sind. In einem dritten hybridischen Fahrmodus V3.1 sind die Trennkupplung K0, das zweite, vierte und fünfte Schaltelement K2, K4, K5 geschlossen, wobei das erste und dritte Schaltelement K1, K3 geöffnet sind. In einem weiteren dritten hybridischen Fahrmodus V3.2 sind die Trennkupplung K0, das erste, dritte und vierte Schaltelement K1, K3, K4 geschlossen, wobei das zweite und fünfte Schaltelement K2, K5 geöffnet sind. In einem vierten hybridischen Fahrmodus V4 sind die Trennkupplung K0, das erste, zweite und vierte Schaltelement K1, K2, K4 geschlossen, wobei das dritte und fünfte Schaltelement K3, K5 geöffnet sind. In einem ersten hybridischen Zusatzfahrmodus ZV1 sind die Trennkupplung K0, das zweite, dritte und vierte Schaltelement K2, K3, K4 geschlossen, wobei das erste und fünfte Schaltelement K1, K5 geöffnet sind. In einem zweiten hybridischen Zusatzfahrmodus ZV2 sind die Trennkupplung K0, das zweite, dritte und fünfte Schaltelement K2, K3, K5 geschlossen, wobei das erste und vierte Schaltelement K1, K4 geöffnet sind. In den sieben hybridischen Fahrmodi V1, V2, V3.1, V3.2, V4, ZV1, ZV2 ist die als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebsmaschine VM stets am Antrieb des Fahrzeugs beteiligt, wobei die als elektrische Maschine ausgebildete zweite Antriebsmaschine EM den Antrieb unterstützen kann. Bei allen sieben hybridischen Fahrmodi V1, V2, V3.1, V3.2, V4, ZV1, ZV2 ist die Trennkupplung K0 geschlossen.
  • In einem elektromotorischen Fahrmodus E1 sind das erste, zweite und vierte Schaltelement K1, K2, K4 geschlossen, wobei die Trennkupplung K0, das dritte und fünfte Schaltelement K3, K5 geöffnet sind. Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt ausschließlich über die als elektrische Maschine ausgebildete zweite Antriebsmaschine EM, wobei die erste Antriebsmaschine VM vom Antrieb entkoppelt ist. Im elektromotorischen Fahrmodus E1 kann das Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von 200 km/h rein elektrisch angetrieben werden.
  • Das Anfahren des Fahrzeugs erfolgt mittels des ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1. In dem ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 sind die Trennkupplung K0, das dritte und fünfte Schaltelement K3, K5 geschlossen, wobei das erste, zweite und vierte Schaltelement K1, K2, K4 geöffnet sind. Mithin entsteht ein EDA-Zustand im Wellensystem 2, wenn die Schaltelement K0, K3 und K5 geschlossen sind. Die erste Antriebsmaschine VM ist mit der ersten Welle w1 des Wellensystem 2 verbunden, wobei die zweite Antriebsmaschine EM an der zweiten Welle w2 des Wellensystems 2 das Drehmoment der ersten Antriebsmaschine VM abstützt und die vierte Welle w4 ist über die feste Übersetzung am Planetenradsatz 3 mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Aus dem ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 kann die erste Antriebsmaschine VM in die Fahrmodi V1 und ZV2 gelangen, weil die Schaltelemente K3 und K5 in diesen Fahrmodi jeweils geschlossen sind.
  • In einem zweiten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA2 sind die Trennkupplung K0, das erste und fünfte Schaltelement K1, K5 geschlossen, wobei das zweite, dritte und vierte Schaltelement K2, K3, K4 geöffnet sind. In einem dritten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.1 sind die Trennkupplung K0, das vierte und fünfte Schaltelement K4, K5 geschlossen, wobei das erste, zweite und dritte Schaltelement K1, K2, K3 geöffnet sind. In einem weiteren dritten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.2 sind die Trennkupplung K0, das dritte und vierte Schaltelement K3, K4 geschlossen, wobei das erste, zweite und fünfte Schaltelement K1, K2, K5 geöffnet sind. In einem weiteren dritten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.3 sind die Trennkupplung K0, das zweite und vierte Schaltelement K2, K4 geschlossen, wobei das erste, dritte und fünfte Schaltelement K1, K3, K5 geöffnet sind. In einem weiteren dritten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.4 sind die Trennkupplung K0, das erste und vierte Schaltelement K1, K4 geschlossen, wobei das zweite, dritte und fünfte Schaltelement K2, K3, K5 geöffnet sind. In einem vierten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA4 sind das zweite und fünfte Schaltelement K2, K5 geschlossen, wobei die Trennkupplung K0, das erste, dritte und vierte Schaltelement K1, K3, K4 geöffnet sind.
  • Die elektrodynamischen Anfahrmodi EDA2, EDA3.1, EDA3.3 und EDA3.4 werden insbesondere zum Schalten, insbesondere für Lastschaltungen verwenden. Beispielsweise ist eine Schaltung vom ersten hybridischen Fahrmodus V1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus V2 über den elektrodynamischen Anfahrmodus EDA2 durch die zweite Antriebsmaschine EM realisierbar, wobei das erste und fünfte Schaltelement K1, K5 geschlossen bleiben. Beispielsweise ist eine Schaltung vom zweiten hybridischen Fahrmodus V2 in den dritten hybridischen Fahrmodus V3.1 über den elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.1 durch die zweite Antriebsmaschine EM realisierbar, wobei das vierte und fünfte Schaltelement K4, K5 geschlossen bleiben. Beispielsweise ist eine Schaltung vom dritten hybridischen Fahrmodus V3.1 in den vierten hybridischen Fahrmodus V4 über den elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.3 durch die zweite Antriebsmaschine EM realisierbar, wobei das zweite und vierte Schaltelement K2, K4 geschlossen bleiben. Beispielsweise ist eine Schaltung vom zweiten hybridischen Fahrmodus V2 in den dritten hybridischen Fahrmodus V3.2 über den elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.4 durch die zweite Antriebsmaschine EM realisierbar, wobei das erste und vierte Schaltelement K1, K4 geschlossen bleiben. Beispielsweise ist eine Schaltung vom dritten hybridischen Fahrmodus V3.2 in den vierten hybridischen Fahrmodus V4 über den elektrodynamischen Anfahrmodus EDA3.4 durch die zweite Antriebsmaschine EM realisierbar, wobei das erste und vierte Schaltelement K1, K4 geschlossen bleiben.
  • Im Fahrmodus Laden in Neutral LiN sind die Trennkupplung K0, das erste und dritte Schaltelement K1, K3 geschlossen, wobei das zweite, vierte und fünfte Schaltelement K2, K4, K5 geöffnet sind. Beide Antriebsmaschinen VM, EM drehen dann gleich schnell, da das Wellensystem 2 im Block umläuft und die Übersetzung somit i=1 ist. In diesem Zustand kann die erste Antriebsmaschine VM mit der zweiten Antriebsmaschine EM gestartet werden und es kann eine Bordnetzversorgung durch die zweite Antriebsmaschine EM bzw. ein Laden des elektrischen Energiespeichers erfolgen. Ein Übergang aus dem Fahrmodus Laden in Neutral LiN in den ersten hybridischen Fahrmodus V1 ist möglich, indem zusätzlich das Schaltelement K5 geschlossen wird.
  • Der elektrodynamische Zustand des Getriebes 1 wird sowohl zum elektrodynamischen Anfahren als auch für Lastschaltungen verwendet. Lastschaltungen erfolgen abtriebsgestützt durch die zweite Antriebsmaschine EM. Beispielsweise erfolgt eine Lastschaltung aus dem ersten hybridischen Fahrmodus V1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus V2 durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte: Im Ausgangszustand, dem hybridischen Fahrmodus V1 sind die Schaltelemente K0, K1, K3, K5 geschlossen. Die Momente beider Antriebsmaschinen VM, EM werden derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende formschlüssige dritte Schaltelement K3 lastfrei wird. Insbesondere erfolgt ein Lastabbau an dem dritten Schaltelement K3 und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der zweiten Antriebsmaschine EM. Danach wird das dritte Schaltelement K3 geöffnet. Die Drehzahl der ersten Antriebsmaschine VM wird abgesenkt, sodass das vierte Schaltelement K4 synchron wird. Dazu geht die erste Antriebsmaschine VM in den Schubbetrieb. Das vierte Schaltelement K4 kann dann eingelegt werden. Das erste und fünfte Schaltelement K1, K5 bleiben während der Schaltung geschlossen. Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge der Verfahrensschritte. Schubschaltungen sind auch möglich, da die zweite Antriebsmaschine EM auch ein Moment am Planetenradsatz 3 bremsend abstützen kann.
  • 7 zeigt ein als PKW ausgebildetes Fahrzeug 100 mit zwei Achsen 101, 102 und vier Rädern 111, 112, 113, 114, wobei an der ersten Achse 101, vorliegend der Vorderachse des Fahrzeugs 100, der Antriebsstrang mit dem Getriebe 1 gemäß 5 angeordnet ist. Das Getriebe 1 ist mit der ersten und zweiten Antriebsmaschine VM, EM antriebswirksam verbunden, wobei die ersten Antriebsmaschine VM achsparallel zur zweiten Antriebsmaschine EM angeordnet ist. An der zweiten Achse 102, vorliegend der Hinterachse des Fahrzeugs 100, ist eine weitere als elektrische Maschine 103 ausgebildete Antriebsmaschine zum elektromotorischen Antrieb der Hinterachse angeordnet. Das Getriebe 1 ist quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet umfasst zusätzlich das Differential 8 mit den beiden Seitenwellen 8.1, 8.2, wobei das Differential 8 Achsparallel zu der ersten und zweiten Antriebsmaschine VM, EM angeordnet ist. Über die beiden Seitenwellen 6.1, 6.2 des Differentials 8 wird die Antriebsleistung der ersten und zweiten Antriebsmaschine VM, EM auf die Räder 111, 112 an der ersten Achse 101 des Kraftfahrzeugs 100 verteilt. Durch die weitere Antriebsmaschine 103 an der zweiten Achse 102 wird insbesondere ein Allrad-Antriebssystem realisiert. Beispielsweise kann die weitere Antriebsmaschine 103 auch über ein - nicht näher dargestelltes - Differential an der zweiten Achse 102 über Seitenwellen mit den Rädern 113, 114 der zweiten Achse 102 verbunden sein. Alternativ kann der Antrieb an der zweiten Achse 102 des Kraftfahrzeugs 100 entfallen, wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Getriebe
    2
    Wellensystem
    3
    Planetenradsatz
    3.1
    Sonnenrad
    3.2
    Hohlrad
    3.3
    Planetenträger
    4
    Abtriebswelle
    5
    erster Planetenradsatz
    5.1
    erstes Sonnenrad
    5.2
    erstes Hohlrad
    5.3
    erster Planetenträger
    6
    zweiter Planetenradsatz
    6.1
    zweites Sonnenrad
    6.2
    zweites Hohlrad
    6.3
    zweiter Planetenträger
    7
    Antriebswelle
    8
    Differential
    8.1
    erste Seitenwelle
    8.2
    zweite Seitenwelle
    9
    Dämpfungseinrichtung
    10
    Gehäuse
    11
    Stator
    12
    Rotor
    13
    Zugmitteltrieb
    14
    Zwischenwelle
    100
    Fahrzeug
    101
    erste Achse
    102
    zweite Achse
    103
    Antriebsmaschine
    111
    Rad
    112
    Rad
    113
    Rad
    114
    Rad
    w1
    erste Welle
    w2
    zweite Welle
    w3
    dritte Welle
    w4
    vierte Welle
    K0
    Trennkupplung
    K1
    erstes Schaltelement
    K2
    zweites Schaltelement
    K3
    drittes Schaltelement
    K4
    viertes Schaltelement
    K5
    fünftes Schaltelement
    V1
    hybridischer Fahrmodus
    V2
    hybridischer Fahrmodus
    V3.1
    hybridischer Fahrmodus
    V3.2
    hybridischer Fahrmodus
    V4
    hybridischer Fahrmodus
    ZV1
    hybridischer Zusatzfahrmodus
    ZV2
    hybridischer Zusatzfahrmodus
    E1
    elektromotorischer Fahrmodus
    EDA1
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA2
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA3.1
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA3.2
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA3.3
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA3.4
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA4
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    LiN
    Fahrmodus Laden in Neutral

Claims (14)

  1. Getriebe (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs (100), umfassend ein Wellensystem (2) mit einer ersten Welle (w1), einer zweiten Welle (w2), einer dritten Welle (w3) und einer vierten Welle (w4), einen Planetenradsatz (3) mit einem Sonnenrad (3.1), einem Hohlrad (3.2) und einem Planetenträger (3.3), mindestens fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) und eine Abtriebswelle (4), wobei die erste Welle (w1) des Wellensystems (2) dazu eingerichtet ist, über eine Antriebswelle (7) mit einer ersten Antriebsmaschine (VM) wirkverbunden zu sein, wobei die zweite Welle (w2) des Wellensystems (2) dazu eingerichtet ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine (EM) wirkverbunden zu sein, wobei die dritte Welle (w3) des Wellensystems (2) über das erste Schaltelement (K1) mit dem Sonnenrad (3.1) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist, wobei die dritte Welle (w3) des Wellensystems (2) über das zweite Schaltelement (K2) mit dem Planetenträger (3.3) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist, wobei die vierte Welle (w4) des Wellensystems (2) über das dritte Schaltelement (K3) mit dem Sonnenrad (3.1) des Planetenradsatzes (3) verbindbar ist, wobei die vierte Welle (w4) des Wellensystems (2) über das vierte Schaltelement (K4) mit der Abtriebswelle (4) verbindbar ist, wobei der Planetenträger (3.3) des Planetenradsatzes (3) über das fünfte Schaltelement (K5) mit der Abtriebswelle (4) verbindbar ist, wobei das Hohlrad (3.2) des Planetenradsatzes (3) gehäusefest ausgebildet ist.
  2. Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) formschlüssig ausgebildet sind.
  3. Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entweder das dritte Schaltelement (K3) und das vierte Schaltelement (K4) oder das zweite Schaltelement (K2) und das fünfte Schaltelement (K5) als Doppelschaltelement ausgebildet sind.
  4. Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dämpfungseinrichtung (9) im Leistungsfluss vor der ersten Welle (w1) des Wellensystems (2) angeordnet ist.
  5. Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein als Trennkupplung (K0) ausgebildetes Schaltelement entweder achsparallel oder koaxial zu den Wellen (w1, w2, w3, w4) des Wellensystems (2) angeordnet ist, wobei die Trennkupplung (K0) dazu eingerichtet ist, das Getriebe (1) von der ersten Antriebsmaschine (VM) abzukoppeln.
  6. Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wellensystem (2) aus einem ersten Planetenradsatz (5) mit einem ersten Sonnenrad (5.1), einem ersten Hohlrad (5.2) und einem ersten Planetenträger (5.3), sowie einem zweiten Planetenradsatz (6) mit einem zweiten Sonnenrad (6.1), einem zweiten Hohlrad (6.2) und einem zweiten Planetenträger (6.3) besteht, wobei die beiden Planetenradsätze (5, 6) des Wellensystems (2) koaxial zueinander angeordnet sind.
  7. Getriebe (1) nach Anspruch 6, wobei die erste Welle (w1) mit dem ersten Hohlrad (5.2) und dem zweiten Planetenträger (6.3) drehfest verbunden ist, wobei die zweite Welle (w2) mit dem ersten Sonnenrad (5.1) drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle (w3) mit dem zweiten Sonnenrad (6.1) drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle (w4) mit dem ersten Planetenträger (5.3) und dem zweiten Hohlrad (6.2) drehfest verbunden ist.
  8. Getriebe (1) nach Anspruch 6, wobei die erste Welle (w1) mit dem ersten Hohlrad (5.2) und dem zweiten Planetenträger (6.3) drehfest verbunden ist, wobei die zweite Welle (w2) mit dem ersten Sonnenrad (5.1) und dem zweiten Sonnenrad (6.1) drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle (w3) mit dem zweiten Hohlrad (6.2) drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle (w4) mit dem ersten Planetenträger (5.3) drehfest verbunden ist.
  9. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Abtriebswelle (4) axial zwischen dem Planetenradsatz (3) und dem Wellensystem (2) angeordnet ist und zum achsparallelen Abtrieb eingerichtet ist.
  10. Getriebe (1) nach Anspruch 6, wobei die erste Welle (w1) mit dem ersten Planetenträger (5.3) und dem zweiten Planetenträger (6.3) drehfest verbunden ist, wobei die zweite Welle (w2) mit dem ersten Sonnenrad (5.1) drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle (w3) mit dem ersten Hohlrad (5.2) und dem zweiten Sonnenrad (6.1) drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle (w4) mit dem zweiten Hohlrad (6.2) drehfest verbunden ist.
  11. Getriebe (1) nach Anspruch 10, wobei die Antriebswelle (7) an einem ersten axialen Ende des Getriebes (1) angeordnet ist, wobei die Abtriebswelle (4) an einem zweiten axialen Ende des Getriebes (1) entgegengesetzt zur Antriebswelle (7) angeordnet ist, wobei das Wellensystem (2) und der Planetenradsatz (3) axial zwischen der Antriebswelle (7) und der Abtriebswelle (4) angeordnet sind.
  12. Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (4) zumindest mittelbar mit einem Differential (8) verbunden ist, wobei das Differential (8) koaxial oder achsparallel zum Planetenradsatz (3) angeordnet ist.
  13. Antriebsstrang für ein Fahrzeugs (100), umfassend zumindest eine erste Antriebsmaschine (VM) und eine zweite Antriebsmaschine (EM) sowie ein mit den beiden Antriebsmaschinen (VM, EM) antriebswirksam verbundenes Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei die erste Antriebsmaschine (VM) als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, wobei die zweite Antriebsmaschine (EM) als elektrische Maschine ausgebildet ist.
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