WO2015082166A1 - Getriebe, hybridantriebsstrang und antriebsstrang für elektrofahrzeug - Google Patents

Getriebe, hybridantriebsstrang und antriebsstrang für elektrofahrzeug Download PDF

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WO2015082166A1
WO2015082166A1 PCT/EP2014/073877 EP2014073877W WO2015082166A1 WO 2015082166 A1 WO2015082166 A1 WO 2015082166A1 EP 2014073877 W EP2014073877 W EP 2014073877W WO 2015082166 A1 WO2015082166 A1 WO 2015082166A1
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WO
WIPO (PCT)
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shaft
hrs
zrs
main gearset
zusatzradsatzes
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Application number
PCT/EP2014/073877
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English (en)
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Inventor
Peter Ziemer
Andreas Beisswenger
Christian Sibla
Raffael Kuberczyk
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gearset, a 1925radsatz, and an electric machine having a rotor and a stator, wherein the main gearset first and a second planetary gear set with four in speed order as the first, second, third and fourth shaft has designated waves, wherein the transmission input shaft via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable, wherein the third shaft of the main gearset is connected to the transmission output shaft, wherein the sansradsatz a planetary gear set a first, second and third shaft, and wherein the first shaft of the beauradsatzes is connected to the rotor.
  • the invention also relates to a drive train for a motor vehicle with a transmission.
  • the switching elements are, for example, clutches or brakes here.
  • Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adjust the speed and torque output capability of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.
  • the transmission includes at least a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gearset, a 1925radsatz, and an electric machine with a rotor and a stator.
  • the main gearset has a first and a second planetary gear set with a total of four designated in speed order as the first, second, third and fourth wave waves.
  • the main gearset is thus designed as a two-bar four-shaft gearbox.
  • the relieveradsatz has a planetary gear set with a total of three designated as first, second, and third wave waves.
  • the first shaft of soirradsatzes is permanently connected to the rotor.
  • a coupling shaft is defined as a permanent mechanical connection between an element - ie sun gear or web or ring gear - of the first single planetary gear set with one element - ie sun gear or web or ring gear - of the second single planetary gear set
  • the number of free shafts is defined not by the visual appearance of the transmission, but by its kinematics: In each of the gears of a two-bridge four-shaft transmission, two of the shifting elements connected to elements of the two-bridge four-shaft transmission must be used The graphical representation of the kinematics of the transmission is usually a speed plan of the transmission used, for example, the known from the Gauge Kutzbach plan.
  • Known embodiments for a sol- Two-bridge four-shaft gearboxes are the so-called Ravigneaux wheelset and the so-called Simpson wheelset.
  • a reduced two-bridge four-shaft transmission is a design of a two-bridge four-shaft transmission, in which an element - ie a sun gear, a bridge or a ring gear - of the transmission is saved, as another element of the Getriebes takes over its task without changing the kinematics thereby.
  • the element which takes over the function of the saved element is thus at the same time one of the coupling shafts of the transmission.
  • a known embodiment of this is the Ravigneaux wheelset, which has either two sun gears and only one ring gear or two ring gears and only one sun gear.
  • the transmission input shaft is connectable via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gearset.
  • the transmission input shaft via two switching elements with two of the four shafts of the main gear is connectable. By closing one of the switching elements thus a rotationally fixed connection between the transmission input shaft and one of the four shafts of the main gear is made, whereby torque from the transmission input shaft to the main gear is feasible.
  • the third wave of the main gearset is connected to the transmission output shaft.
  • the transmission input shaft When used in a motor vehicle, the transmission input shaft is connected to a shaft of a drive unit or connectable via a coupling, so that mechanical power of the drive unit of the transmission input shaft can be fed.
  • the drive unit can both as an internal combustion engine and as be formed electrical machine.
  • the transmission output shaft serves as
  • a shaft is not to be understood below exclusively as an example cylindrical, rotatably mounted machine element for transmitting torque, but these are also general fasteners to understand that connect individual components or elements together, in particular connecting elements that connect a plurality of elements rotatably together.
  • a planetary gear set includes a sun gear, a land and a ring gear. Rotatably mounted on the web are planet gears, which mesh with the toothing of the sun gear and / or with the toothing of the ring gear.
  • a negative gearset describes a planetary gear set with a web on which the planetary gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing meshes with at least one of the planet gears both with the toothing of the sun gear and with the toothing of the ring gear whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a stationary web.
  • Both sun gear and ring gear of a planetary gear set can also be divided into several segments.
  • the planet gears mesh with two sun gears, which are not connected to each other.
  • the speed ratios are of course identical on both segments of the sun gear, as if they were connected together.
  • a plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land.
  • the toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears.
  • the toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.
  • the stationary gear ratio defines the speed ratio between the sun gear and ring gear of a planetary gear set with non-rotatable web. Since the direction of rotation between the sun gear and the ring gear reverses in the case of a negative gearset when the web is non-rotatable, the stationary gear ratio always assumes a negative value for a negative gearset.
  • the speed diagram shows the speed ratios of the individual shafts in the vertical direction.
  • the horizontal distances between the waves result from the ratios between the waves, so that can be connected to a specific operating point speed ratios and torque ratios of the waves by a straight line.
  • the transmission ratios between the shafts result from the stationary gear ratios of the planetary gear sets involved.
  • the speed plan can be displayed, for example, in the form of a utility plan.
  • first, second, third and fourth wave in the order of rotation are characterized in that the rotational speeds of these waves increase, decrease or become linear in the stated order.
  • the rotational speed of the first shaft is less than or equal to the rotational speed of the second shaft.
  • the speed of the second shaft is again less than or equal to the speed of the third shaft.
  • the speed of the third shaft is less than or equal to the speed of the fourth shaft.
  • This order is also reversible, so that the fourth shaft has the highest speed, while the first shaft assumes a speed which is less than or equal to the speed of the fourth shaft. There is always a linear relationship between the speeds of all four shafts.
  • the speed of one or more waves can also assume negative values, or even the value zero.
  • the speed order is therefore always to refer to the signed value of the speeds, and not on the amount.
  • the speeds of the four shafts are then the same if two of these elements are connected to each other by the elements ring gear, web and sun of one of the planetary gear sets.
  • An electric machine consists at least of a non-rotatable stator and a rotatably mounted rotor and is configured in a motor operation to convert electrical energy into mechanical energy in the form of speed and torque, and in a regenerative operation mechanical energy into electrical energy in the form of To transform electricity and voltage.
  • switching elements depending on the operating state, a relative movement between two components allowed or made a connection for transmitting a torque between the two components.
  • a relative movement for example, to understand a rotation of two components, wherein the rotational speed of the first component and the rotational speed of the second component differ from each other.
  • the rotation of only one of the two components is conceivable while the other component is stationary or rotating in the opposite direction.
  • the switching elements are preferably designed in the present invention as claw switching elements, which produce the connection by positive locking.
  • Two elements are referred to as being connected to one another, in particular, if a solid, in particular non-rotatable connection exists between the elements. Such connected elements rotate at the same speed.
  • the various components and elements of said invention can be connected to one another via a shaft or via a closed switching element or a connecting element, but also directly, for example by means of a welding, pressing or other connection.
  • Two elements are hereinafter referred to as connectable if there is a releasable rotationally fixed connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.
  • a switching operation is effected by closing a previously not lying in the power flow of the transmission switching element of the transmission and opening a previously lying in the power flow of the transmission switching element of the transmission.
  • the shift operation can also be performed under load, that is to say without complete withdrawal of the torque at the transmission input shaft and the transmission output shaft.
  • Such a switching operation is referred to below as a load circuit.
  • a prerequisite for the load circuit in the use of jaw switching elements is that the switching element to be dissolved is guided before releasing in an at least almost no-load condition.
  • the leadership in the virtually no-load condition is achieved in that the switching element is provided largely free of torque, so that no or only a small torque is transmitted via the switching element. For this purpose, a torque is applied by the electric machine to that shaft, with which the switching element to be released establishes a connection.
  • the inventive assignment of the waves of the main gearset to the second and third shaft of the Rajradsatzes ensures that the rotor is even at rotationally fixed fixing the first shaft of the main gearset to be able to assume a speed. This is a prerequisite for receiving and delivering mechanical power by the electric machine. This makes it possible for the electric machine to be able to absorb or dispense mechanical power even in those gears in which the first shaft of the main gearset is fixed in a rotationally fixed manner or has no appreciable rotational speed. This is particularly advantageous when using the transmission in a motor vehicle, since kinetic energy of the motor vehicle can be recuperated by the regenerative operation of the electric machine in each gear of the transmission. If an internal combustion engine is connected to the transmission input shaft, then the load point of the internal combustion engine can also be shifted by regenerative or motorized operation of the electric machine in each gear. The transmission thus enables an increase in efficiency of the motor vehicle.
  • the stationary gear ratios of the planetary gear sets of the Rajradsatzes and the main gearset are selected so that the first wave of the main wheelset in the speed plan between the first shaft of Rajradsatzes and the second shaft of the main gear is.
  • the exact choice of the stationary gear ratios depends on the design of the planetary gear sets and the assignment of their elements to the waves of the main gear and sansradsatzes.
  • a sun gear of the first planetary gearset of the main gearset is part of the first shaft of the main gearset.
  • a web of the first planetary gear set and a ring gear of the second planetary gear set of the main gearset is part of the second shaft of the main gearset.
  • a ring gear of the first planetary gear set and a web of the second planetary gear set are components of the third wave of the main gearset.
  • a sun gear of the second planet Netenradsatzes of the main gear is part of the fourth wave of the main gear.
  • a sun gear of the planetary gear set of soirradsatzes is an example of part of the first wave of beaujutes.
  • a bridge of the planetary gear set of sansradsatzes is part of the second shaft of the sansradsatzes, and a ring gear of the planetary gear set of whradsatzes is part of the third wave of the sansradsatzes. All planetary gear sets are designed as minus wheelsets.
  • the ratio of rotor to the waves of the main gearset is only increased if the amount the stationary gear ratio of the planetary gear set of Rajradsatzes is greater than the amount of stationary gear ratio of the first planetary gear set of the main gearset.
  • the second shaft of beautunas connected to the third shaft of the main gear and the third wave of beauradsatzes connected to the fourth shaft of the main gear so is an increase in the translation of the rotor to the shafts of the main gear depending on the stationary gear ratio soirradsatzes and of the stationary gear ratios of the two planetary gear sets of the main gearset.
  • the amount of the stationary gear ratio of the planetary gearset of relieveradsatzes must be greater than the increased by the value of one amount of stationary gear ratio of the first planetary gearset of the main gearset, this sum must be divided by the amount of stationary gear ratio of the second planetary gearset of the main gearset.
  • a sun gear of the planetary gear set of vinradsatzes is a part of the first wave of the vinradsatzes.
  • a bridge of the planetary gear set of Rajradsatzes is a part of the second shaft of the whilradsatzes, and a ring gear of the planetary gear set of whradsatzes a part of the third wave of the beauradsatzes.
  • the invention is particularly easy to adapt to different transmission variants and available space conditions.
  • the order of the four shafts of the main gearset in the speed diagram is dependent on the manner which waves are assigned to which elements of the first and second planetary gearset of the main gearset, and which of the four shafts are interconnected. Examples are known in the prior art, but certain variants have been found to be particularly advantageous for the implementation in a transmission. These are particularly advantageous because of a geometrically favorable arrangement, because of a reduced component load and because of improved accessibility to switching elements.
  • the transmission input shaft via a first switching element with the fourth shaft of the main gear and via a second switching element connectable to the second shaft of the main gearset.
  • the first shaft of the main gearset is rotatably fixed via a third switching element.
  • the second shaft of the main gearset is rotatably fixed via a fourth switching element.
  • a total of four powershift gears between the transmission input shaft and the transmission output shaft are formed.
  • a first forward speed between the transmission input shaft and the transmission output shaft is obtained by closing the first shift element and the fourth shift element, a second forward speed by closing the first shift element and the third shift element, a third forward speed by closing the first shift element and the second shift element , and a fourth forward speed by closing the third switching element and the second switching element.
  • the second and fourth switching element is preferably actuated in the first embodiment by a double-acting actuator, while the first and third switching element is preferably actuated by two single-acting actuators.
  • the transmission input shaft via the first switching element with the first shaft of the main gearset and via the second switching element with the second shaft of the main gearset is connectable.
  • the first wave of the main gearset can be fixed in terms of rotation via the third switching element.
  • the fourth wave can be fixed in terms of rotation via the fourth switching element.
  • the second embodiment also forms a total of four powershift gears between the transmission input shaft and the transmission output shaft.
  • a first forward speed between the transmission input shaft and the transmission output shaft is obtained by closing the fourth shift element and the first shift element, a second forward speed by closing the fourth shift element and the second shift element, a third forward speed by closing the second shift element and the first shift element , and a fourth forward speed by closing the second switching element and the third switching element.
  • the first and third switching element is preferably actuated in the second embodiment by a double-acting actuator, while the second and fourth switching element is preferably actuated by two single-acting actuators.
  • the transmission may preferably be part of a hybrid drive train of a motor vehicle.
  • the hybrid powertrain also has an internal combustion engine in addition to the transmission.
  • the internal combustion engine is connected either directly or via a clutch to the transmission input shaft of the transmission, or connectable.
  • the motor vehicle can be driven both by the internal combustion engine and by the electric machine of the transmission.
  • the transmission to an additional electric machine, which is adapted to deliver on its rotor torque on the transmission input shaft and to start the internal combustion engine. This has the advantage that the internal combustion engine can be started by means of the additional electric machine, without having to influence a simultaneous electric driving operation, in which the motor vehicle is driven solely by the electric machine of the transmission.
  • the electric machine is connected to a converter, via which the electric machine is connected to an energy store.
  • an energy store for this purpose, any form of energy storage is suitable, in particular electrochemical, electrostatic, hydraulic and mechanical energy storage.
  • the transmission may also be part of a drive train of an electric vehicle.
  • An electric vehicle is driven solely by one or more electric machines, and accordingly has no internal combustion engine.
  • a traction electric machine is connected. Due to the different gear ratios of the transmission, the traction electric machine can always be operated in an operating range with high efficiency, whereby the energy efficiency of the entire electric vehicle is improved.
  • Fig. 1 shows schematically a transmission according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a speed diagram of the transmission according to the first embodiment.
  • Fig. 3 shows a circuit diagram of the transmission according to the first embodiment.
  • Fig. 4 shows schematically a transmission according to a first variant of the first embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows schematically a transmission according to a second variant of the first embodiment of the invention.
  • Fig. 6 shows schematically a transmission according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 7 shows a speed diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • Fig. 8 shows a circuit diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • Fig. 9 shows schematically a transmission according to a first variant of the second embodiment of the invention.
  • Fig. 10 shows schematically a transmission according to a second variant of the second embodiment of the invention.
  • Fig. 1 1 shows a hybrid powertrain of a motor vehicle.
  • Fig. 1 shows schematically a transmission G according to a first embodiment of the invention.
  • the transmission G has an additional gearset ZRS and a main gearset HRS.
  • the additional gear set ZRS has a planetary gear set P4, while the main gearset HRS has a first planetary gear set P1 and a second planetary gear set P2.
  • All planetary gear sets P1, P2, P4 are designed as minus wheelsets.
  • the representation of the transmission G essentially shows the connectable and connected elements of the transmission G.
  • the distances selected in the representation of the transmission G can not be used to deduce the transmission ratios.
  • a first wave W1 of the main gearset HRS is connected to a sun So-P1 of the first planetary gear P1 and with a sun So-P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS.
  • a second shaft W2 of the main gearset HRS is connected to a web St-P1 of the first planetary gear P1 of the main gearset HRS.
  • a third wave W3 of the main gearset HRS is connected to a ring gear Ho-P1 of the first planetary gear set P1 and to a web St- P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS.
  • a fourth wave W4 of the main gearset HRS is connected to a ring gear Ho-P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS.
  • the arrangement of the first, second, third and fourth wave W1, W2, W3, W4 of the main gearset HRS is determined in the speed plan, the order first , second, third, fourth wave W1, W2, W3, W4 whose order corresponds to the speed plan.
  • the third wave W3 of the main gearset HRS is connected to the transmission output shaft GW2.
  • the third wave W3 of the main gearset HRS may also be connected via an additional transmission gear to the transmission output shaft GW2.
  • the transmission input shaft GW1 can be connected via a first shift element A to the fourth shaft W4 of the main gearset HRS and via a second shift element E to the second shaft W2 of the main gearset HRS.
  • the first wave W1 of the Main gearset HRS is rotatably fixed via a third switching element C.
  • the second wave W2 of the main gearset HRS is rotatably fixed via a fourth switching element D.
  • D is therefore a firm connection with a transmission housing GG of the transmission G or with another rotatably fixed component of the transmission G produced.
  • the transmission G has an electric machine EM, wherein a stator S is non-rotatably connected to the transmission housing GG of the transmission G or with another non-rotatable component of the transmission G, so that the stator S can not assume any speed.
  • a rotatably mounted rotor R is connected to a sun So-P4 of the planetary gear P4 of relieveradsatzes ZRS.
  • the sun So-P4 of the planetary gear P4 of waiveradsatzes ZRS is part of a first wave W1 P4 of relieveradsatzes ZRS.
  • a web St-P4 of the planetary gear P4 of waiveradsatzes ZRS is part of a second wave W2P4 of waiveradsatzes ZRS and is connected to the third wave W3 of the main gearset HRS.
  • a ring gear Ho-P4 of the planetary gear P4 of relieveradficientes ZRS is part of a third wave W3P4 of waiveradsatzes ZRS and is connected to the fourth wave W4 of the main gearset HRS.
  • Fig. 2 shows a speed diagram of the first embodiment of the transmission G
  • Fig. 3 is a circuit diagram of the first embodiment of the transmission G is shown.
  • the rotational speeds of the four shafts W1, W2, W3, W4 of the main gearset HRS and of the rotor R are plotted in the vertical direction in relation to the rotational speed of the transmission input shaft GW1.
  • the maximum occurring speed of the transmission input shaft GW1 is normalized to the value one.
  • the distances between the four shafts W1, W2, W3, W4 of the main gearset HRS and the rotor R result from the stationary gear ratios of the first and second planetary gear sets P1, P2 of the main gearset HRS and the stationary gear ratio of the planetary gearset P4 of the additional gearset ZRS.
  • Speed ratios associated with a particular operating point can be connected by a straight line.
  • Fig. 3 shows a circuit diagram of the transmission G according to the first embodiment.
  • the closed circuit elements A, C, D, E are indicated in FIG. 3 by circles.
  • the shift pattern, the respective translations of the individual gear ratios and the gear ratios to be determined from the next higher gear can be exemplified.
  • the translations result from the stationary gear ratios of the planetary P1, P2, P4.
  • With sequential switching mode, double circuits or group circuits can be avoided since two adjacent gear stages share a switching element.
  • the gears of the transmission G are shown in the various lines of the wiring diagram. In a column of the circuit diagram is further indicated whether the electric machine EM in the respective gear is able to deliver mechanical power to the transmission output shaft GW2 or from this.
  • a total of four powershift gears are formed between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2.
  • a first forward gear 1 VM between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2 is obtained by closing the first shifting element A and the fourth shifting element D, a second forward speed 2VM closing the first shifting element A and the third shifting element C, a third forward speed 3VM by closing the first switching element A and the second switching element E, and a fourth forward speed 4VM closing the third switching element C and the second switching element E.
  • an electric gear 1 EM torque is transmitted solely from the electric machine EM to the transmission output shaft GW2, wherein all switching elements are open to the fourth switching element D, and thus there is no torque-conducting connection between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2.
  • the electric gear 1 EM also serves as reverse gear, in which the electric machine EM is driven so that the rotor R assumes a negative speed, that is, a reverse rotation. On a separate reverse gear can thus be dispensed with.
  • the transmission input shaft GW1 torque is supplied.
  • the first switching element A and the fourth switching element D is closed, whereby the second wave W2 of the main gearset HRS is fixed rotationally fixed. If, in the first start mode, 1 S torque is applied to the transmission output shaft GW 2, then such power can be transmitted from the transmission output shaft GW 2 to the transmission input shaft GW 1.
  • the electric machine EM can also add power.
  • the first start mode 1 S can be used for towing start of the internal combustion engine VKM.
  • the second start mode 2S all switching elements are open except for the first switching element A.
  • the third shaft W3 of the main gearset HRS is thereby fixed in a rotationally fixed manner.
  • the electric machine EM power can be transmitted from the first shaft W1 P4 of the additional gearset ZRS to the transmission input shaft GW1 so as to start an internal combustion engine VKM connected to the transmission input shaft GW1.
  • Fig. 4 shows schematically a transmission G according to a first variant of the first embodiment of the invention.
  • This variant shows a special construction of the main gearset HRS, in which the two planetary gear sets P1, P2 are arranged in a common Radsatzebene.
  • the two planetary gear sets P1, P2 of the main gearset HRS are designed as minus wheelsets.
  • the sun So-P1 of the first planetary gear P1 of the main gearset HRS is connected to the first wave W1 of the main gearset HRS.
  • the webs St-P1, St-P2 of the planetary gear P1, P2 of the main gearset HRS are interconnected and are part of the third wave W3 of the main gearset HRS, which is also connected to the transmission output shaft GW2.
  • the ring gear Ho-P1 of the first planetary gearset P1 of the main gearset HRS forms on its outer periphery the sun So-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS, and is part of the fourth wave W4 of the main gearset HRS.
  • the ring gear Ho-P2 of the second planetary gear P2 is part of the second wave W2 of the main gearset HRS.
  • the planetary gear P4 of 1925radsatzes ZRS is also designed as a minus wheel set.
  • the first wave W1 P4 of regradsatzes ZRS is connected to the rotor R, wherein the sun So-P4 of the planetary gear P4 of waiveradsatzes ZRS is part of the first wave W1 P4 of sansradsatzes ZRS.
  • the second shaft W2P4 of regradsatzes ZRS is connected to the second shaft W2 of the main gearset HRS, wherein the web St-P4 of the planetary gearset P4 of beauradsatzes ZRS is part of the second wave W2P4 relieveradsatzes ZRS.
  • the third wave W3P4 of waiveradsatzes ZRS is connected to the fourth wave W4 of the main gearset HRS, wherein the ring gear Ho-P4 of the planetary gearset P4 of waiveradsatzes ZRS part of the third wave W3P4 of relieveradsatzes ZRS.
  • Fig. 5 shows schematically a transmission G according to a second variant of the first embodiment of the invention.
  • the first planetary gearset P1 of the main gearset HRS is designed as a plus-wheel set
  • the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS is designed as a minus wheel set.
  • the ring gear Ho-P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS is part of the first wave W1 of the main gearset HRS.
  • the web St-P1 of the first planetary gearset P1 and the web St-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are components of the second wave W2 of the main gearset HRS.
  • the ring gear Ho-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS is Be Part of the third wave W3 of the main gearset HRS.
  • the sun So-P1 of the first planetary gear P1 and the sun So-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are components of the fourth wave W4 of the main gearset HRS.
  • the sun So-P4 of the planetary gear P4 of waiveradsatzes ZRS is part of the first wave W1 P4 of waiveradsatzes ZRS and is connected to the rotor R.
  • the web St-P4 of the second planetary gear P4 of relieveradsatzes ZRS is part of the second wave W2P4 of relieveradsatzes ZRS and is connected to the second wave W2 of the main gearset HRS.
  • the ring gear Ho-P4 of the planetary gear P4 of relieveradsatzes ZRS is part of the third wave W3P4 of relieveradsatzes ZRS and is connected to the third wave W3 of the main gearset HRS.
  • the variant shown in Fig. 5 is characterized by a particularly compact design, since the total of three planetary gear sets P1, P2, P4 can be arranged in only two Radsatzebenen. This is made possible by the fact that the webs St-P1, St-P2, St-P4 of the planetary gear sets P1, P2, P4 are interconnected, that the ring gears Ho-P4, Ho-P1 of the planetary gear set P4 of the Rajradsatzes ZRS and the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS are interconnected, and that the sun gears So-P1, So-P2 of the first and second planetary gear P1, P2 of the main gearset HRS are interconnected.
  • the sun So-P4 of the planetary gearset P4 of relieveradsatzes ZRS meshes with the outer planetary gears of the first planetary gear P1 of the main gearset HRS.
  • Fig. 6 shows schematically a transmission G according to a second embodiment of the invention.
  • the transmission input shaft GW1 is over the first Switching element A with the first wave W1 of the main gearset HRS connectable.
  • the transmission input shaft GW1 as well as in the first embodiment with the second wave W2 of the main gearset HRS connectable.
  • the first wave W1 of the main gearset HRS as in the first embodiment via the third switching element C rotatably fixed.
  • the fourth switching element D is in the second embodiment, the fourth wave W4 of the main gear HRS rotatably fixed.
  • Fig. 7 shows a speed diagram of the transmission G according to the second embodiment
  • Fig. 8 is a circuit diagram of the second embodiment of the transmission G is shown.
  • the manner of representation is identical to the illustration of the first embodiment in FIGS. 2 and 3.
  • a total of four load-shiftable gears are formed between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2.
  • the first forward gear 1 VM between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2 is obtained by closing the fourth shift element D and the first shift element A, the second forward speed 2VM by closing the fourth shift element D and the second Switching element E, the third forward gear 3VM by closing the second switching element E and the first switching element A, and the fourth forward gear 4VM by closing the third switching element C and the second switching element E.
  • the electric gear 1 EM In the electric gear 1 EM torque is transmitted solely from the electric machine EM to the transmission output shaft GW2, all switching elements are open except for the fourth switching element D and thus there is no torque-carrying connection between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2.
  • the electric gear 1 EM also serves as a reverse gear, in which the electric machine EM is controlled so that the rotor R assumes a negative speed, that is, a reverse rotation. On a separate reverse gear can thus be dispensed with.
  • the transmission input shaft GW1 torque is supplied.
  • the fourth switching element D and the first switching element A is closed, whereby the fourth wave W4 of the main gearset HRS is fixed against rotation.
  • 1 S torque is applied to the transmission output shaft GW 2
  • such power can be transmitted from the transmission output shaft GW 2 to the transmission input shaft GW 1.
  • the electric machine EM can also add power.
  • the first start mode 1 S can be used for towing start of the internal combustion engine VKM.
  • the second start mode 2S all switching elements are open except for the first switching element A.
  • the third shaft W3 of the main gearset HRS is thereby fixed in a rotationally fixed manner.
  • the electric machine EM power can be transmitted from the first shaft W1 P4 of the additional gearset ZRS to the transmission input shaft GW1 so as to start an internal combustion engine VKM connected to the transmission input shaft GW1.
  • FIGS. 9 and 10 schematically show a transmission G according to a first and second variant of the second embodiment of the invention.
  • the structure of the transmission in Fig. 9 corresponds to the structure of the transmission of FIG. 4, while the structure of the transmission in Fig. 10 corresponds to the structure of FIG. 5. Only the assignment of the switching elements A, E, C, D is adjusted according to the second embodiment.
  • Fig. 1 1 schematically shows a hybrid powertrain of a motor vehicle.
  • the transmission G contained therein corresponds to the second embodiment of the transmission G, this being merely exemplary.
  • a rotatable rotor R2 of an auxiliary electric machine SG is connected to the transmission input shaft GW1, while the stator S2 of the auxiliary electric machine SG is non-rotatably connected to the transmission case GG of the transmission G or to another non-rotatable component of the transmission G.
  • an internal combustion engine VKM is connected to the transmission input shaft GW1.
  • the gearbox output shaft GW2 is connected to a transaxle AG. Starting from the axle drive AG, the torque applied to the transmission output shaft GW2 is distributed to wheels W of the motor vehicle.
  • the stator S In the engine operation of the electric machine EM, the stator S is supplied with electric power via an inverter INV. In generator operation of the electric machine EM, the stator S supplies the inverter INV with electric power. In this case, the inverter INV converts the DC voltage of a battery BAT into an AC voltage suitable for the electrical machine EM, and vice versa.
  • the additional electric machine SG can also be supplied with electrical power via the inverter INV. Alternatively, the additional electric machine SG also be connected to another power supply, for example to a low-voltage electrical system of the motor vehicle.

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Abstract

Getriebe (G) mit einer Getriebe-Eingangswelle (GW1) und einer Getriebe-Ausgangswelle (GW2), einem Hauptradsatz (HRS), einem Zusatzradsatz (ZRS), und einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Rotor (R) und einem Stator (S), wobei der Hauptradsatz (HRS) einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz (P1, P2) mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen (W1, W2, W3, W4) aufweist, wobei die Getriebe-Eingangswelle (GW1) über zumindest ein Schaltelement (A, E) mit zumindest einer der vier Wellen (W1, W2, W3, W4) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, wobei die dritte Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) mit der Getriebe-Ausgangswelle (GW2) verbunden ist, wobei der Zusatzradsatz (ZRS) einen Planetenradsatz (P4) mit einer ersten, zweiten und dritten Welle (W1P4, W2P4, W3P4) aufweist, wobei die erste Welle (W1P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) mit dem Rotor (R) ständig verbunden ist, wobei die zweite Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) mit der zweiten Welle (W2) oder mit der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) ständig verbunden ist, wobei im Falle, dass die zweite Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, die dritte oder die vierte Welle (W3, W4) des Hauptradsatzes (HRS) mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, und im Falle, dass die dritte Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, die vierte Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist.

Description

GETRIEBE, HYBRIDANTRIEBSSTRANG UND ANTRIEBSSTRANG FÜR ELEKTROFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Getriebe-Eingangswelle und einer Getriebe-Ausgangswelle, einem Hauptradsatz, einem Zusatzradsatz, und einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Hauptradsatz einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen aufweist, wobei die Getriebe-Eingangswelle über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar ist, wobei die dritte Welle des Hauptradsatzes mit der Getriebe-Ausgangswelle verbunden ist, wobei der Zusatzradsatz einen Planetenradsatz mit einer ersten, zweiten und dritten Welle aufweist, und wobei die erste Welle des Zusatzradsatzes mit dem Rotor verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe.
Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine vordefinierte Anzahl an Gängen, also festen Übersetzungsverhältnissen zwischen einer Getriebe-Eingangswelle und einer Getriebe-Ausgangswelle, durch Schaltelemente automatisch schaltbar ist. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um das Drehzahl- und Drehmomentabgabevermögen der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
Aus der Patentanmeldung DE 10 2012 201 377 A1 der Anmelderin ist ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle und zwei Leistungspfaden zwischen der Getriebeeingangswelle und einem Hauptradsatz mit zwei Einzelplanetenradsätzen mit vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichneten Wellen bekannt, wobei die dritte der vier Wellen mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist. Eine Elektromaschine ist über ein Planetengetriebe an der ersten Welle des Hauptradsatzes angebunden. Aufgabe der Erfindung ist es, den Einsatzbereich des Getriebes zu verbessern, sodass die elektrische Maschine in jedem Gang dazu in der Lage ist mechanische Leistung von der Getriebe-Ausgangswelle aufzunehmen oder auf diese abzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 , wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren ergeben.
Das Getriebe umfasst wenigstens eine Getriebe-Eingangswelle und eine Getriebe- Ausgangswelle, einen Hauptradsatz, einen Zusatzradsatz, und eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator.
Der Hauptradsatz weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen auf. Der Hauptradsatz ist somit als ein Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet. Der Zusatzradsatz weist einen Planetenradsatz mit insgesamt drei als erste, zweite, und dritte Welle bezeichnete Wellen auf. Die erste Welle des Zusatzradsatzes ist mit dem Rotor ständig verbunden.
Unter einem Zwei-Steg- Vier-Wellen-Getriebe ist ein Planetengetriebe zu verstehen, das aus zwei über genau zwei Koppelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und bei dem vier seiner Elemente („Wellen") für andere Getriebeelemente frei zugänglich sind. Eine Koppelwelle ist dabei als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element - also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad - des ersten Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element - also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad - des zweiten Einzel-Planetenradsatzes definiert. Die Anzahl der Einzel-Planetenradsätze und die Anzahl der freien Wellen sind nicht über das optische Erscheinungsbild des Getriebes definiert, sondern über dessen Kinematik. In jedem Gang eines Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes müssen zwei der mit Elementen des Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes verbunden Schaltelemente des Getriebes geschlossen sein. Zur graphischen Darstellung der Kinematik des Getriebes wird üblicherweise ein Drehzahlplan des Getriebes verwendet, beispielsweise den aus der Getriebelehre bekannten Kutzbachplan. Bekannte Ausführungsbeispiele für ein sol- ches Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe sind der so genannte Ravigneaux-Radsatz und der so genannte Simpson-Radsatz.
Ein reduziertes Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist eine Bauform eines Zwei-Steg- Vier-Wellen-Getriebes, bei dem ein Element - also ein Sonnenrad, ein Steg oder ein Hohlrad - des Getriebes eingespart ist, da ein anderes Element des Getriebes dessen Aufgabe übernimmt, ohne die Kinematik dadurch zu verändern. Dasjenige Element, welches die Funktion des eingesparten Elementes übernimmt, ist damit gleichzeitig eine der Koppelwellen des Getriebes. Ein bekanntes Ausführungsbeispiel hierfür ist der Ravigneaux-Radsatz, der entweder zwei Sonnenräder und nur ein Hohlrad aufweist oder aber zwei Hohlräder und nur ein Sonnenrad.
Die Getriebe-Eingangswelle ist über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Getriebe-Eingangswelle über zwei Schaltelemente mit zwei der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen eines der Schaltelemente wird somit eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebe-Eingangswelle und einer der vier Wellen des Hauptradsatzes hergestellt, wodurch Drehmoment von der Getriebe-Eingangswelle auf den Hauptradsatz führbar ist. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist dabei mit der Getriebe-Ausgangswelle verbunden.
Erfindungsgemäß ist die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der zweiten Welle oder mit der dritten Welle des Hauptradsatzes ständig verbunden. Ist die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so ist die dritte Welle des Zusatzradsatzes mit der dritten oder mit der vierten Welle des Hauptradsatzes ständig verbunden. Ist hingegen die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der dritten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so ist die dritte Welle des Zusatzradsatzes mit der vierten Welle des Hauptradsatzes verbunden.
Bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug ist die Getriebe-Eingangswelle mit einer Welle eines Antriebsaggregates verbunden oder über eine Kupplung verbindbar, sodass mechanische Leistung des Antriebsaggregats der Getriebe-Eingangswelle zuführbar ist. Das Antriebsaggregat kann sowohl als Verbrennungskraftmaschine als auch als elektrische Maschine ausgebildet sein. Die Getriebe-Ausgangswelle dient als
Schnittstelle zur Übertragung mechanischer Leistung zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs.
Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement 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.
Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Nachfolgend beschreibt ein Minus-Radsatz einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert.
Sowohl Sonnenrad als auch Hohlrad eines Planetenradsatzes können auch in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Planetenräder mit zwei Sonnenräder kämmen, welche nicht miteinander verbunden sind. Die Drehzahlverhältnisse sind selbstverständlich an beiden Segmenten des Sonnenrads identisch, so als ob sie miteinander verbunden wären.
Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus- Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
Die Standgetriebeübersetzung definiert das Drehzahlverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad eines Planetenradsatzes bei drehfestem Steg. Da sich bei einem Minus- Radsatz die Drehrichtung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei drehfestem Steg umkehrt, nimmt die Standgetriebeübersetzung bei einem Minus-Radsatz stets einen negativen Wert an.
Im Drehzahlplan sind in vertikaler Richtung die Drehzahlverhältnisse der einzelnen Wellen aufgetragen. Die horizontalen Abstände zwischen den Wellen ergeben sich aus den Übersetzungsverhältnissen zwischen den Wellen, sodass sich zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse und Drehmomentverhältnisse der Wellen durch eine Gerade verbinden lassen. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Wellen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze. Der Drehzahlplan ist beispielsweise in Form eines Kutz- bachplans darstellbar.
Vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die größte Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die kleiner oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang.
Die Drehzahl einer oder mehrerer Wellen kann dabei auch negative Werte, oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen, und nicht auf deren Betrag. Die Drehzahlen der vier Wellen sind dann gleich, wenn von den Elementen Hohlrad, Steg und Sonne eines der Planetenradsätze zwei dieser Elemente miteinander verbunden sind.
Eine elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
Durch Schaltelemente wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert. Die Schaltelemente sind in der gegenständlichen Erfindung bevorzugt als Klauen- Schaltelemente ausgeführt, welche die Verbindung durch Formschluss herstellen.
Zwei Elemente werden insbesondere dann als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene Elemente drehen mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise über ein geschlossenes Schaltelement oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.
Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl. Ein Schaltvorgang wird durch Schließen eines zuvor nicht im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelements des Getriebes und Öffnen eines zuvor im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelements des Getriebes bewirkt. Der Schaltvorgang kann auch unter Last, das heißt ohne vollständige Zurücknahme des Drehmoments an der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe-Ausgangswelle vorgenommen werden. Ein derartiger Schaltvorgang wird im Folgenden als Lastschaltung bezeichnet. Eine Voraussetzung für die Lastschaltung bei der Verwendung von Klauen-Schaltelementen ist, dass das zu lösende Schaltelement vor dem Lösen in einen zumindest nahezu lastlosen Zustand geführt wird. Die Führung in den nahezu lastlosen Zustand wird dadurch erreicht, dass das Schaltelement, weitgehend drehmomentfrei gestellt wird, sodass über das Schaltelement kein oder nur ein geringes Drehmoment übertragen wird. Dazu wird durch die elektrische Maschine ein Drehmoment auf jene Welle aufgebracht, mit der das zu lösende Schaltelement eine Verbindung herstellt.
Durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Wellen des Hauptradsatzes zur zweiten und dritten Welle des Zusatzradsatzes wird erreicht, dass der Rotor selbst bei drehfester Festsetzung der ersten Welle des Hauptradsatzes dazu in der Lage ist, eine Drehzahl anzunehmen. Dies ist Vorrausetzung zur Aufnahme und Abgabe von mechanischer Leistung durch die elektrische Maschine. Dadurch wird ermöglicht, dass die elektrische Maschine auch in jenen Gängen dazu imstande ist mechanische Leistung aufzunehmen oder abzugeben, in der die erste Welle des Hauptradsatzes drehfest festgesetzt ist oder keine nennenswerte Drehzahl aufweist. Dies ist insbesondere bei Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft, da kinetische Energie des Kraftfahrzeugs durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang des Getriebes rekuperiert werden kann. Ist eine Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebe-Eingangswelle verbunden, so kann zudem der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine durch generatorischen oder motorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang verschoben werden. Das Getriebe ermöglicht damit eine Effizienzsteigerung des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise sind die Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze des Zusatzradsatzes und des Hauptradsatzes so gewählt, dass die erste Welle des Haupt- radsatzes im Drehzahlplan zwischen der ersten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes liegt. Die genaue Wahl der Standgetriebeübersetzungen hängt dabei von der Bauweise der Planetenradsätze sowie von der Zuordnung deren Elemente zu den Wellen des Hauptradsatzes und Zusatzradsatzes ab.
Durch die erfindungsgemäße Anbindung des Rotors an den Hauptradsatz wird bei entsprechender Wahl der Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze erreicht, dass die Übersetzung vom Rotor zu den Wellen des Hauptradsatzes vergrößert wird. Durch diese vergrößerte Übersetzung wird das beim Schaltvorgang vom Rotor aufzubringende Drehmoment reduziert, wodurch die elektrische Maschine kleiner und leichter aufgebaut werden kann. Derart kann die verkleinerte elektrische Maschine bei einer Lastschaltung selbst bei einem hohen Drehmoment an der Getriebe-Eingangswelle das erforderliche Drehmoment aufbringen, ohne dass es zu einer unerwünscht hohen Drehmomentreduktion an der Getriebe-Ausgangswelle kommt. Die vergrößerte Übersetzung ist zudem auch dann von Nutzen, wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine auf die Getriebe-Ausgangswelle übertragen werden soll, beispielsweise bei Verwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wodurch ein elektrischer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Durch die derart vergrößerte Übersetzung ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs in einer Steigung selbst bei verkleinerter elektrischer Maschine möglich. Die vergrößerte Übersetzung ist zusätzlich von Nutzen, wenn ausgehend von der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Getriebe-Eingangswelle übertragen wird, beispielsweise bei Anwendung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, die mit der Getriebe- Eingangswelle verbunden ist. Auch hier führt die vergrößerte Übersetzung dazu, dass die elektrische Maschine kleiner und damit leichter aufgebaut werden kann.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführung zu einer Auslegung der Standgetriebeübersetzungen dargelegt. Beispielhaft ist ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Bestandteil der ersten Welle des Hauptradsatzes. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes ist Bestandteil der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und ein Steg des zweiten Planetenradsatzes sind Bestandteile der dritten Welle des Hauptradsatzes. Ein Sonnenrad des zweiten Pla- netenradsatzes des Hauptradsatzes ist Bestandteil der vierten Welle des Hauptradsatzes. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes sei beispielhaft Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes. Ein Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ist Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes, und ein Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ist Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes. Alle Planetenradsätze seien als Minus-Radsätze ausgebildet.
Ist in dieser beispielhaften Ausführung die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbunden, und ist die dritte Welle des Zusatzradsatzes mit der dritten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so wird die Übersetzung von Rotor zu den Wellen des Hauptradsatzes nur dann vergrößert wenn der Betrag der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes größer ist als der Betrag der Standgetriebeübersetzung des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes.
Ist in dieser beispielhaften Ausführung die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der dritten Welle des Hauptradsatzes verbunden und ist die dritte Welle des Zusatzradsatzes mit der vierten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so ist eine Vergrößerung der Übersetzung von Rotor zu den Wellen des Hauptradsatzes abhängig von der Standgetriebeübersetzung des Zusatzradsatzes und von den Standgetriebeübersetzungen der beiden Planentenradsätze des Hauptradsatzes. Der Betrag der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes muss dabei größer sein als der um den Wert Eins erhöhte Betrag der Standgetriebeübersetzung des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes, wobei diese Summe durch den Betrag der Standgetriebeübersetzung des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes geteilt werden muss.
Vorzugsweise ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes. Im Falle, dass der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Minus-Radsatz ausgebildet ist, ist ein Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes, und ein Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes. Ist der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Plus-Radsatz ausgebildet, so ist die Zuordnung von Hohlrad und Steg vertauscht, sodass das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes ist und der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes ist.
Die Zuordnung des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes zum Hauptradsatz kann aber auch gespiegelt erfolgen, indem das Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes ist. Ist dabei der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Minus-Radsatz ausgebildet, so ist der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes, und das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ist Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes. Ist der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Plus-Radsatz ausgebildet, so ist die Zuordnung von Hohlrad und Steg vertauscht, sodass das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes ist und der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes ist.
Durch die Vielzahl an gebotenen Möglichkeiten der Anbindung zwischen Rotor, Zusatzradsatz und Hauptradsatz ist die Erfindung besonders einfach an verschiedene Getriebevarianten und zur Verfügung stehenden Bauraum-Verhältnisse anpassbar.
Die Reihenfolge der vier Wellen des Hauptradsatzes im Drehzahlplan ist abhängig von der Art und Weise, welche Wellen welchen Elementen des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes zugeordnet sind, und welche der vier Wellen miteinander verbunden sind. Im Stand der Technik sind Beispiele dazu bekannt, jedoch haben sich bestimmte Varianten als besonders vorteilhaft für die Umsetzung in einem Getriebe hervorgetan. Diese sind insbesondere wegen einer geometrisch günstigen Anordnung, wegen einer verringerten Bauteilbelastung sowie wegen einer verbesserten Zugänglichkeit zu Schaltelementen vorteilhaft.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des Getriebes ist die Getriebe-Eingangswelle über ein erstes Schaltelement mit der vierten Welle des Hauptradsatzes und über ein zweites Schaltelement mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Die erste Welle des Hauptradsatzes ist über ein drittes Schaltelement drehfest festsetzbar. Die zweite Welle des Hauptradsatzes ist über ein viertes Schaltelement drehfest festsetzbar. Durch das dritte und vierte Schaltelement ist demnach eine feste Verbindung mit einem Getriebegehäuse des Getriebes oder mit einem anderen drehfest fixierten Bauelement des Getriebes herstellbar.
Durch die erste Ausführungsform werden insgesamt vier lastschaltbare Gänge zwischen der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe-Ausgangswelle ausgebildet. Ein erster Vorwärtsgang zwischen der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe- Ausgangswelle ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements, ein zweiter Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements, ein dritter Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, und ein vierter Vorwärtsgang durch Schließen des dritten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
Durch die Zuordnung der Schaltelemente gemäß der ersten Ausführungsform wird in Verbindung mit der Zuordnung des Rotors zur ersten Welle des Zusatzradsatzes und der Zuordnung der zweiten und dritten Welle des Zusatzradsatzes zu den Wellen des Hauptradsatzes erreicht, dass der Rotor stets eine Drehzahl kleiner als Null aufweist, sofern die Getriebe-Ausgangswelle eine Drehzahl größer als Null aufweist. Bei einem Gangwechsel zwischen den Vorwärtsgängen kommt es daher zu keinem dynamischen Drehzahl-Null-Durchgang des Rotors. Da elektrische Maschinen in der Regel über die Rotordrehzahl gesteuert oder geregelt sind, stellt ein Null-Durchgang der Drehzahl bei einem dynamischen Drehrichtungswechsel einen erheblichen Mehraufwand in dessen Steuerung, bzw. Regelung dar. Dieser Mehraufwand kann somit auf einfache Weise vermieden werden.
Das zweite und vierte Schaltelement wird in der ersten Ausführungsform vorzugsweise durch einen doppeltwirkenden Aktuator betätigt, während das erste und dritte Schaltelement vorzugsweise von zwei einfachwirkenden Aktuatoren betätigt wird. Gemäß einer zweiten Ausführungsform des Getriebes ist die Getriebe-Eingangswelle über das erste Schaltelement mit der ersten Welle des Hauptradsatzes und über das zweite Schaltelement mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Die erste Welle des Hauptradsatzes ist über das dritte Schaltelement drehfest festsetzbar. Die vierte Welle ist über das vierte Schaltelement drehfest festsetzbar.
Durch die zweite Ausführungsform werden ebenfalls insgesamt vier lastschaltbare Gänge zwischen der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe-Ausgangswelle ausgebildet. Ein erster Vorwärtsgang zwischen der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe-Ausgangswelle ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements und des ersten Schaltelements, ein zweiter Vorwärtsgang durch Schließen des vierten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, ein dritter Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten Schaltelements und des ersten Schaltelements, und ein vierter Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements.
Durch die Zuordnung der Schaltelemente gemäß der zweiten Ausführungsform wird in Verbindung mit der Zuordnung des Rotors zur ersten Welle des Zusatzradsatzes und der Zuordnung der zweiten und dritten Welle des Zusatzradsatzes zu den Wellen des Hauptradsatzes erreicht, dass der Rotor in den Vorwärtsgängen außerhalb der Schaltungen eine Drehzahl aufweist welche deutlich außerhalb der Null-Drehzahl liegt. Damit wird sichergestellt, dass die elektrische Maschine in jedem Vorwärtsgang Leistung von der Getriebe-Ausgangswelle aufnehmen oder auf diese abgegeben kann.
Das erste und dritte Schaltelement wird in der zweiten Ausführungsform vorzugsweise durch einen doppeltwirkenden Aktuator betätigt, während das zweite und vierte Schaltelement vorzugsweise von zwei einfachwirkenden Aktuatoren betätigt wird.
Das Getriebe kann vorzugsweise Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist entweder direkt oder über eine Kupplung mit der Getriebe-Eingangswelle des Getriebes verbunden, bzw. verbindbar. Das Kraftfahrzeug kann dabei sowohl durch die Verbrennungskraftmaschine als auch durch die elektrische Maschine des Getriebes angetrieben werden. Optional weist das Getriebe dazu eine Zusatz-Elektromaschine auf, die dazu eingerichtet ist über ihren Rotor ein Drehmoment auf die Getriebe-Eingangswelle abzugeben und derart die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Dies hat den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels der Zusatz-Elektromaschine gestartet werden kann, ohne Einfluss auf einen zeitgleichen elektrischen Fahrbetrieb zu nehmen, in dem das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine des Getriebes angetrieben wird.
Die elektrische Maschine ist dabei mit einem Umformer verbunden, über den die elektrische Maschine mit einem Energiespeicher verbunden ist. Dazu ist jede Form von Energiespeicher geeignet, insbesondere elektrochemische, elektrostatische, hydraulische und mechanische Energiespeicher.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Getriebe auch Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs sein. Ein Elektrofahrzeug wird dabei allein durch eine oder mehrere Elektromaschinen angetrieben, und weist dementsprechend keine Verbrennungskraftmaschine auf. An der Getriebe-Eingangswelle ist in diesem Fall eine Traktions-Elektromaschine angebunden. Durch die verschiedenen Übersetzungsstufen des Getriebes kann die Traktions-Elektromaschine dabei stets in einem Betriebsbereich mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden, wodurch die Energieeffizienz des gesamten Elektrofahrzeugs verbessert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes entsprechend der ersten Ausführungsform. Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes entsprechend der ersten Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer ersten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes entsprechend der zweiten Ausführungsform.
Fig. 8 zeigt ein Schaltschema des Getriebes entsprechend der zweiten Ausführungsform.
Fig. 9 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer ersten Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 10 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer zweiten Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 1 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe G weist einen Zusatzradsatz ZRS und einen Hauptradsatz HRS auf. Der Zusatzradsatz ZRS weist einen Planetenradsatz P4 auf, während der Hauptradsatz HRS einen ersten Planetenradsatz P1 und einen zweiten Planetenradsatz P2 aufweist. Sämtliche Planetenradsätze P1 , P2, P4 sind als Minus- Radsätze ausgebildet.
Die Darstellung des Getriebes G zeigt im Wesentlichen die verbindbaren und verbundenen Elemente des Getriebes G. Durch die in der Darstellung des Getriebes G gewählten Abstände kann nicht auf die Übersetzungsverhältnisse rückgeschlossen werden.
Eine erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit einem Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine zweite Welle W2 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Steg St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit einem Steg St- P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine vierte Welle W4 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Durch diese Anordnung und Verbindung zwischen den einzelnen Bauelementen des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1 , P2 des Hauptradsatzes HRS wird die Anordnung der ersten, zweiten, dritten und vierten Welle W1 , W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS im Drehzahlplan bestimmt, wobei die Reihenfolge erste, zweite, dritte, vierte Welle W1 , W2, W3, W4 deren Reihenfolge im Drehzahlplan entspricht. Die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS ist mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden. Alternativ dazu kann die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS auch über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden sein.
Die Getriebe-Eingangswelle GW1 ist über ein erstes Schaltelement A mit der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS und über ein zweites Schaltelement E mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist über ein drittes Schaltelement C drehfest festsetzbar. Die zweite Welle W2 des Hauptradsatzes HRS ist über ein viertes Schaltelement D drehfest festsetzbar. Durch das dritte und vierte Schaltelement C, D ist demnach eine feste Verbindung mit einem Getriebegehäuse GG des Getriebes G oder mit einem anderen drehfest fixierten Bauelement des Getriebes G herstellbar.
Das Getriebe G weist eine elektrische Maschine EM auf, wobei ein Stator S drehfest mit dem Getriebegehäuse GG des Getriebes G oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden ist, sodass der Stator S keine Drehzahl annehmen kann. Ein drehbar gelagerter Rotor R ist mit einem Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS verbunden. Das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist dabei Bestandteil einer ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS. Ein Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Ein Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Drehzahlplan der ersten Ausführungsform des Getriebes G, während in Fig. 3 ein Schaltschema der ersten Ausführungsform des Getriebes G dargestellt ist. In Fig. 2 sind in vertikaler Richtung die Drehzahlen der vier Wellen W1 , W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS und des Rotors R im Verhältnis zur Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 aufgetragen. Die maximal auftretende Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 ist auf den Wert Eins normiert. Die Abstände zwischen den vier Wellen W1 , W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS und dem Rotor R ergeben sich durch die Standgetriebeübersetzungen des ersten und zweiten Planetenradsätzen P1 , P2 des Hauptradsatzes HRS und der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS. Zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse lassen sich durch eine Gerade verbinden.
Werden von Hohlrad, Steg und Sonne eines Planetenradsatzes zwei dieser Elemente miteinander verbunden, so rotieren Hohlrad, Steg und Sonne dieses Planetenrad- satzes mit derselben Drehzahl. In diesem Zustand nimmt die Übersetzung zwischen den genannten Elementen den Wert Eins an. Der Übersichtlichkeit halber wird die horizontale Anordnung der mit diesen Elementen verbundenen Wellen im Drehzahlplan nicht verschoben. Infolgedessen ist dieser Zustand im Drehzahlplan durch eine horizontale Gerade zu erkennen, die die beteiligten Wellen miteinander verbindet.
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G entsprechend der ersten Ausführungsform. Durch das Schaltschema in Fig. 3 und dem Drehzahlplan in Fig. 2 wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform des Getriebes G deutlich. Die geschlossenen Schaltelemente A, C, D, E sind in Fig. 3 durch Kreise gekennzeichnet. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden. Die Übersetzungen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze P1 , P2, P4. Bei sequentieller Schaltweise können Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Die Gänge des Getriebes G sind in den verschiedenen Zeilen des Schaltschemas dargestellt. In einer Spalte des Schaltschemas ist des Weiteren angegeben, ob die elektrische Maschine EM in dem betreffenden Gang in der Lage ist, mechanische Leistung auf die Getriebe-Ausgangswelle GW2 abzugeben oder von dieser aufzunehmen.
Durch die erste Ausführungsform werden insgesamt vier lastschaltbare Gänge zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe-Ausgangswelle GW2 ausgebildet. Ein erster Vorwärtsgang 1 VM zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe-Ausgangswelle GW2 ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D, ein zweiter Vorwärtsgang 2VM durch Schließen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C, ein dritter Vorwärtsgang 3VM durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements E, und ein vierter Vorwärtsgang 4VM durch Schließen des dritten Schaltelements C und des zweiten Schaltelements E.
In einem elektrischen Gang 1 EM wird Drehmoment allein von der elektrischen Maschine EM zur Getriebe-Ausgangswelle GW2 übertragen, wobei alle Schaltelemente bis auf das vierte Schaltelement D geöffnet sind, und somit keine drehmomentführende Verbindung zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe- Ausgangswelle GW2 besteht. Der elektrische Gang 1 EM dient auch als Rückwärtsgang, in dem die elektrische Maschine EM so angesteuert wird, dass der Rotor R eine negative Drehzahl, also eine Rückwärtsrotation annimmt. Auf einen separaten Rückwärtsgang kann somit verzichtet werden.
Im ersten und zweiten Startmodus 1 S, 2S wird der Getriebe-Eingangswelle GW1 Drehmoment zugeführt. Im ersten Startmodus 1 S ist das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D geschlossen, wodurch die zweite Welle W2 des Hauptradsatzes HRS drehfest festgesetzt ist. Liegt im ersten Startmodus 1 S Drehmoment an der Getriebe-Ausgangswelle GW2 an, so ist derart Leistung von der Getriebe- Ausgangswelle GW2 zur Getriebe-Eingangswelle GW1 übertragbar. Die elektrische Maschine EM kann ebenfalls Leistung beigeben. Bei Verwendung des Getriebes G in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine VKM kann der erste Startmodus 1 S zum Schleppstart der Verbrennungskraftmaschine VKM benutzt werden. Im zweiten Startmodus 2S sind alle Schaltelemente bis auf das erste Schaltelement A geöffnet. Ist eine Feststellbremse eingelegt, welcher mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden ist, so ist die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS dadurch drehfest festgesetzt. Durch die elektrische Maschine EM kann somit Leistung von der ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS auf die Getriebe-Eingangswelle GW1 übertragen werden, um derart eine an der Getriebe-Eingangswelle GW1 angebundene Verbrennungskraftmaschine VKM zu starten.
Durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D wird die erste und die zweite Welle W1 , W2 des Hauptradsatzes HRS drehfest festgesetzt. Das Getriebe G ist damit blockiert. Bei Verwendung des Getriebes G im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs kann derart eine Parkbremse realisiert werden.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer ersten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese Variante zeigt einen besonderen Aufbau des Hauptradsatzes HRS, bei dem die beiden Planetenradsätze P1 , P2 in einer gemeinsamen Radsatzebene angeordnet sind. Die beiden Planetenradsätze P1 , P2 des Hauptradsatzes HRS sind dabei als Minus-Radsätze ausgebildet. Das Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS ist mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Die Stege St-P1 , St-P2 der Planetenradsätze P1 , P2 des Hauptradsatzes HRS sind miteinander verbunden und sind Bestandteil der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS, welche auch mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden ist. Das Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS bildet an seinem Außenumfang das Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS, und ist Bestandteil der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS. Das Hohlrad Ho-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist Bestandteil der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS.
Der Planetenradsatz P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist ebenfalls als Minus-Radsatz ausgebildet. Die erste Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist mit dem Rotor R verbunden, wobei das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS Bestandteil der ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist. Die zweite Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbunden, wobei der Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS Bestandteil der zweiten Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist. Die dritte Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist mit der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS verbunden, wobei das Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS Bestandteil der dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung. Darin ist der erste Planetenradsatz P1 des Hauptradsatzes HRS als Plus-Radsatz ausgeführt, während der zweite Planetenradsatz P2 des Hauptradsatzes HRS als Minus-Radsatz ausgeführt ist. Das Hohlrad Ho- P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS ist Bestandteil der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS. Der Steg St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und der Steg St-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS sind Bestandteile der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS. Das Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS ist Be- standteil der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS. Das Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und das Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS sind Bestandteile der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS.
Das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil der ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit dem Rotor R verbunden. Der Steg St-P4 des zweiten Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil der zweiten Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Das Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil der dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS verbunden.
Die in Fig. 5 dargestellte Variante zeichnet sich durch einen besonders kompakten Aufbau aus, da die insgesamt drei Planetenradsätze P1 , P2, P4 in nur zwei Radsatzebenen angeordnet werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Stege St-P1 , St-P2, St-P4 der Planetenradsätze P1 , P2, P4 miteinander verbunden sind, dass die Hohlräder Ho-P4, Ho-P1 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS und des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS miteinander verbunden sind, und dass die Sonnenräder So-P1 , So-P2 des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1 , P2 des Hauptradsatzes HRS miteinander verbunden sind. Das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS kämmt dabei mit den äußeren Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS.
Der Drehzahlplan in Fig. 2 und das Schaltschema in Fig. 3 gelten in gleicher weise für alle Varianten der ersten Ausführungsform der Erfindung, sofern die Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze P1 , P2, P4 entsprechend gewählt sind.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe G ist in der zweiten Ausführungsform die Getriebe-Eingangswelle GW1 über das erste Schaltelement A mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Über das zweite Schaltelement E ist die Getriebe-Eingangswelle GW1 wie auch in der ersten Ausführungsform mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist wie auch in der ersten Ausführungsform über das dritte Schaltelement C drehfest festsetzbar. Über das vierte Schaltelement D ist in der zweiten Ausführungsform die vierte Welle W4 des Hauptradsatzes HRS drehfest festsetzbar.
Fig. 7 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes G entsprechend der zweiten Ausführungsform, während in Fig. 8 ein Schaltschema der zweiten Ausführungsform des Getriebes G dargestellt ist. Die Art und Weise der Darstellung ist ident zur Darstellung der ersten Ausführungsform in Fig. 2 und Fig. 3.
Durch das Schaltschema in Fig. 8 und dem Drehzahlplan in Fig. 7 wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des Getriebes G deutlich. Die geschlossenen Schaltelemente A, C, D, E sind in Fig. 8 durch Kreise gekennzeichnet. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden. Die Übersetzungen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze P1 , P2, P4. Bei sequentieller Schaltweise können Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Die Gänge des Getriebes G sind in den verschiedenen Zeilen des Schaltschemas dargestellt. In einer Spalte des Schaltschemas ist des Weiteren angegeben, ob die elektrische Maschine EM in dem betreffenden Gang in der Lage ist, mechanische Leistung auf die Getriebe- Ausgangswelle GW2 abzugeben oder von dieser aufzunehmen.
Auch in der zweiten Ausführungsform des Getriebes werden insgesamt vier last- schaltbare Gänge zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe- Ausgangswelle GW2 ausgebildet. Der erste Vorwärtsgang 1 VM zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe-Ausgangswelle GW2 ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements D und des ersten Schaltelements A, der zweite Vorwärtsgang 2VM durch Schließen des vierten Schaltelements D und des zweiten Schaltelements E, der dritte Vorwärtsgang 3VM durch Schließen des zweiten Schaltelements E und des ersten Schaltelements A, und der vierte Vorwärtsgang 4VM durch Schließen des dritten Schaltelements C und des zweiten Schaltelements E.
Im elektrischen Gang 1 EM wird Drehmoment allein von der elektrischen Maschine EM zur Getriebe-Ausgangswelle GW2 übertragen, wobei alle Schaltelemente bis auf das vierte Schaltelement D geöffnet sind und somit keine drehmomentführende Verbindung zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe- Ausgangswelle GW2 besteht. Der elektrische Gang 1 EM dient auch als Rückwärtsgang, in dem die elektrische Maschine EM so angesteuert wird, dass der Rotor R eine negative Drehzahl, also eine Rückwärtsrotation annimmt. Auf einen separaten Rückwärtsgang kann somit verzichtet werden.
Im ersten und zweiten Startmodus 1 S, 2S wird der Getriebe-Eingangswelle GW1 Drehmoment zugeführt. Im ersten Startmodus 1 S ist das vierte Schaltelement D und das erste Schaltelement A geschlossen, wodurch die vierte Welle W4 des Hauptradsatzes HRS drehfest festgesetzt ist. Liegt im ersten Startmodus 1 S Drehmoment an der Getriebe-Ausgangswelle GW2 an, so ist derart Leistung von der Getriebe- Ausgangswelle GW2 zur Getriebe-Eingangswelle GW1 übertragbar. Die elektrische Maschine EM kann ebenfalls Leistung beigeben. Bei Verwendung des Getriebes G in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine VKM kann der erste Startmodus 1 S zum Schleppstart der Verbrennungskraftmaschine VKM benutzt werden. Im zweiten Startmodus 2S sind alle Schaltelemente bis auf das erste Schaltelement A geöffnet. Ist eine Feststellbremse eingelegt, welcher mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden ist, so ist die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS dadurch drehfest festgesetzt. Durch die elektrische Maschine EM kann somit Leistung von der ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS auf die Getriebe-Eingangswelle GW1 übertragen werden, um derart eine an der Getriebe-Eingangswelle GW1 angebundene Verbrennungskraftmaschine VKM zu starten.
Durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D wird die erste und die vierte Welle W1 , W4 des Hauptradsatzes HRS drehfest festgesetzt. Das Getriebe G ist damit blockiert. Bei Verwendung des Getriebes G im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs kann derart eine Parkbremse realisiert werden.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen schematisch ein Getriebe G entsprechend einer ersten und zweiten Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau des Getriebes in Fig. 9 entspricht dem Aufbau des Getriebes gemäß Fig. 4, während der Aufbau des Getriebes in Fig. 10 dem Aufbau gemäß Fig. 5 entspricht. Lediglich die Zuordnung der Schaltelemente A, E, C, D ist entsprechend der zweiten Ausführungsform angepasst.
Der Drehzahlplan in Fig. 7 und das Schaltschema in Fig. 8 gelten in gleicher weise für alle Varianten der zweiten Ausführungsform der Erfindung, sofern die Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze P1 , P2, P4 entsprechend gewählt sind.
Fig. 1 1 zeigt schematisch einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das darin enthaltene Getriebe G entspricht der zweiten Ausführungsform des Getriebes G, wobei dies lediglich beispielhaft anzusehen ist. Ein drehbarer Rotor R2 einer Zusatz- Elektromaschine SG ist mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 verbunden, während der Stator S2 der Zusatz-Elektromaschine SG drehfest am Getriebegehäuse GG des Getriebes G oder an einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G angebunden ist. Über einen Rotationsschwingungsdämpfer RD ist eine Verbrennungskraftmaschine VKM mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 verbunden. Die Getriebe- Ausgangswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG verbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird das Drehmoment, das an der Getriebe-Ausgangswelle GW2 anliegt, auf Räder W des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM wird dem Stator S über einen Wechselrichter INV elektrischer Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM führt der Stator S dem Wechselrichter INV elektrische Leistung zu. Der Wechselrichter INV wandelt dabei die Gleichspannung einer Batterie BAT in eine für die elektrische Maschine EM geeignete Wechselspannung, und umgekehrt. Die Zusatz- Elektromaschine SG kann dabei ebenso über den Wechselrichter INV mit elektrischer Leistung versorgt werden. Alternativ dazu kann die Zusatz-Elektromaschine SG auch an eine andere Leistungsversorgung angeschlossen sein, beispielsweise an ein Niederspannungs-Bordnetz des Kraftfahrzeugs.
Bezuqszeichen
G Getriebe
GW1 Getriebe-Eingangswelle
GW2 Getriebe-Ausgangswelle
HRS Hauptradsatz
ZRS Zusatzradsatz
EM Elektrische Maschine
R Rotor der elektrischen Maschine
S Stator der elektrischen Maschine
SG Zusatz-Elektromaschine
R2 Rotor der Zusatz-Elektromaschine
S2 Stator der Zusatz-Elektromaschine
RD Rotationsschwingungsdämpfer
VKM Verbrennungskraftmaschine
INV Wechselrichter
BAT Batterie
P1 Erster Planetenradsatz des Hauptradsatzes
P2 Zweiter Planetenradsatz des Hauptradsatzes
P4 Planetenradsatz des Zusatzradsatzes
W1 Erste Welle des Hauptradsatzes
W2 Zweite Welle des Hauptradsatzes
W3 Dritte Welle des Hauptradsatzes
W4 Vierte Welle des Hauptradsatzes
W1 P4 Erste Welle des Zusatzradsatzes
W2P4 Zweite Welle des Zusatzradsatzes
W3P4 Dritte Welle des Zusatzradsatzes
A Erstes Schaltelement
E Zweites Schaltelement
C Drittes Schaltelement
D Viertes Schaltelement
So-P1 Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
St-P1 Steg des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes HO-P1 Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
So-P2 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
St-P2 Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
HO-P2 Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
So-P4 Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
St-P4 Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
Ho-P4 Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
1 VM-4VM Erster bis vierter Vorwärtsgang
1 EM Elektrischer Gang
1 S Erster Startmodus
2S Zweiter Startmodus
AG Achsgetriebe
W Rad

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (G) mit einer Getriebe-Eingangswelle (GW1 ) und einer Getriebe- Ausgangswelle (GW2), einem Hauptradsatz (HRS), einem Zusatzradsatz (ZRS), und einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Rotor (R) und einem Stator (S), wobei der Hauptradsatz (HRS) einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz (P1 , P2) mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen (W1 , W2, W3, W4) aufweist, wobei die Getriebe-Eingangswelle (GW1 ) über zumindest ein Schaltelement (A, E) mit zumindest einer der vier Wellen (W1 , W2, W3, W4) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, wobei die dritte Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) mit der Getriebe-Ausgangswelle (GW2) verbunden ist, wobei der Zusatzradsatz (ZRS) einen Planetenradsatz (P4) mit einer ersten, zweiten und dritten Welle (W1 P4, W2P4, W3P4) aufweist, und wobei die erste Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) mit dem Rotor (R) ständig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) mit der zweiten Welle (W2) oder mit der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) ständig verbunden ist, wobei
- im Falle, dass die zweite Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, die dritte oder die vierte Welle (W3, W4) des Hauptradsatzes (HRS) mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, und
- im Falle, dass die dritte Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist, die vierte Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ständig verbunden ist.
2. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Standgetriebeübersetzungen des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und des ersten und zweiten Planetenradsatzes (P1 , P2) des Hauptradsatzes (HRS) so gewählt sind, dass die erste Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) im Drehzahlplan zwischen der ersten Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) liegt.
3. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (So-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der ersten Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist, und
- im Falle, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) als Minus- Radsatz ausgebildet ist, ein Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist und ein Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist, und
- im Falle, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) als Plus- Radsatz ausgebildet ist, das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist und der Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist.
4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (So-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist,
- im Falle, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) als Minus- Radsatz ausgebildet ist, der Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist und das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der ersten Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist, und
- im Falle, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) als Plus- Radsatz ausgebildet ist, das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist und der Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ein Bestandteil der ersten Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist.
5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Eingangswelle (GW1 ) über ein erstes Schaltelement (A) mit der vierten Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) und über ein zweites Schaltelement (E) mit der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, wobei die erste Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) über ein drittes Schaltelement (C) drehfest festsetzbar ist und wobei die zweite Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) über ein viertes Schaltelement (D) drehfest festsetzbar ist.
6. Getriebe (G) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Eingreifen der ersten bis vierten Schaltelemente (A, E, C, D) vier last- schaltbare Vorwärtsgänge (1 VM-4VM) realisierbar sind, wobei sich ein erster Vorwärtsgang (1 VM) durch Schließen des ersten Schaltelements (A) und des vierten Schaltelements (D), ein zweiter Vorwärtsgang (2VM) durch Schließen des ersten Schaltelements (A) und des dritten Schaltelements (C), ein dritter Vorwärtsgang (3VM) durch Schließen des ersten Schaltelements (A) und des zweiten Schaltelements (E), und ein vierter Vorwärtsgang (4VM) durch Schließen des dritten Schaltelements (C) und des zweiten Schaltelements (E) ergibt.
7. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Eingangswelle (GW1 ) über das erste Schaltelement (A) mit der ersten Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und über das zweite Schaltelement (E) mit der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, wobei die erste Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) über das dritte Schaltelement (C) drehfest festsetzbar ist und wobei die vierte Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) über das vierte Schaltelement (D) drehfest festsetzbar ist.
8. Getriebe (G) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Eingreifen der ersten bis vierten Schaltelemente (A, E, C, D) vier last- schaltbare Vorwärtsgänge (1 VM-4VM) realisierbar sind, wobei sich ein erster Vorwärtsgang (1 VM) durch Schließen des vierten Schaltelements (D) und des ersten Schaltelements (A), ein zweiter Vorwärtsgang (2VM) durch Schließen des vierten Schaltelements (D) und des zweiten Schaltelements (E), ein dritter Vorwärtsgang (3VM) durch Schließen des zweiten Schaltelements (E) und des ersten Schaltele- ments (A), und ein vierter Vorwärtsgang (4VM) durch Schließen des zweiten Schaltelements (E) und des dritten Schaltelements (C) ergibt.
9. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Planetenradsatz (P1 , P2) des Hauptradsatzes (HRS) als Minus-Radsätze ausgebildet sind, wobei ein Sonnenrad (So-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und ein Sonnenrad (So-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der ersten Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) sind, wobei ein Steg (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) ist, wobei ein Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und ein Steg (St-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) sind und mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) verbunden sind, und wobei ein Hohlrad (Ho-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der vierten Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) ist und mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) verbunden ist.
10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Planetenradsatz (P1 , P2) des Hauptradsatzes (HRS) als Minus-Radsätze ausgebildet sind, wobei das Sonnenrad (So-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der ersten Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) ist, wobei das Hohlrad (Ho-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) ist und mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) verbunden ist, wobei der Steg (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und der Steg (St-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) sind, und wobei das Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und das Sonnenrad (So-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der vierten Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) sind und mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ver- bunden sind.
1 1 . Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und der zweite Planetenradsatz (P2) des Hauptradsatzes (HRS) als Minus-Radsätze ausgebildet sind, wobei der erste Planetenradsatz (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) als Plus-Radsatz ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad (So-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) Bestandteil der ersten Welle (W1 P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) ist, wobei das Hohlrad (Ho-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der ersten Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) ist, wobei der Steg (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und der Steg (St-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) sind und mit der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) verbunden sind, wobei das Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) ist und mit der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) verbunden ist, und wobei das Sonnenrad (So-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und das Sonnenrad (So-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der vierten Welle (W4) des Hauptradsatzes (HRS) sind.
12. Getriebe nach Anspruch 10 oder Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und der erste und zweite Planetenradsatz (P1 , P2) des Hauptradsatzes (HRS) in insgesamt zwei Radsatzebenen angeordnet sind.
13. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hybridantriebsstrang zumindest eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
14. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang zumindest eine mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) direkt oder über ein Getriebe verbundene Zusatz-Elektromaschine (SG) aufweist, die dazu eingerichtet ist die Verbrennungskraftmaschine (VKM) zu starten, wobei ein Rotor (R2) der Zusatz-Elektromaschine (SG) mit der Getriebe-Eingangswelle (GW1 ) des Getriebes (G) verbunden ist.
15. Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
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