WO2015082168A1 - Transmission, hybrid drive train, and drive train for an electric vehicle - Google Patents

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WO2015082168A1
WO2015082168A1 PCT/EP2014/073881 EP2014073881W WO2015082168A1 WO 2015082168 A1 WO2015082168 A1 WO 2015082168A1 EP 2014073881 W EP2014073881 W EP 2014073881W WO 2015082168 A1 WO2015082168 A1 WO 2015082168A1
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WO
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gear set
hrs
planetary gear
main gearset
transmission
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PCT/EP2014/073881
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German (de)
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Peter Ziemer
Andreas Beisswenger
Christian Sibla
Raffael Kuberczyk
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Zf Friedrichshafen Ag
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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 having 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 transmission has at least one power path between the transmission input shaft and the main gear, wherein the main gearset having a first and a second planetary gear set with a total of four in speed order as the first, second, third and fourth waves, the at least one power path via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable, wherein the third shaft the main gearset is connected to the transmission output shaft, and wherein the auxiliary gearset includes a planetary gear set having first, second and third shafts, the first shaft of the auxiliary gearset being 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 via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable.
  • the at least one power path can be connected via two switching elements to two of the four shafts of the main gearset. By closing one of the switching elements thus a rotationally fixed connection between the at least one power path 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.
  • at least one power path is meant that the transmission has one or more power paths between the transmission input shaft and the main gearset.
  • 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 be designed both as an internal combustion engine and as an 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.
  • 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.
  • 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.
  • the first planetary gearset of the main gearset is designed as a plus gearset
  • the second planetary gearset of the main gearset is designed as a minus gearset.
  • a bridge of the first planetary gear set of the main gearset, a bridge of the second planetary gear set of the main gear and a bridge the planetary gear set of soirradsatzes are interconnected.
  • a ring gear of the planetary gear set of soirradsatzes and a ring gear of the first planetary gear set of the main gearset are interconnected.
  • a sun gear of the planetary gear set of relieveradsatzes meshes with outer planetary gears of the first planetary gear set of the main gearset.
  • the first and second planetary gear set of the main gearset and the planetary gear set of the amidradsatzes are arranged in a first gear set plane and in a second set of wheels.
  • the arrangement of these three planetary gear sets in a total of two wheelset levels of space requirements of the transmission is easily reduced.
  • a Radsatzebene is understood in this context, a plane in which the elements ring gear, land and sun gear of one or more planetary gear sets are arranged. The elements need not be arranged mirror-symmetrically along this plane.
  • the term Radsatzebene is rather interpreted as a space level through which the location of one or more planetary gear sets is characterized in the transmission.
  • the ring gear, web and sun gear of the planetary gear set of Rajradsatzes, and the ring gear and a first portion of the web of the first planetary gear set of the main gearset in the first Radsatz- plane are arranged.
  • a sun gear, the land and a ring gear of the second planetary gear set of the main gearset, and a sun gear and a second portion of the web of the first planetary gear set of the main gearset are arranged in the second wheel set plane.
  • the ring gear of the planetary gear set of relieveradsatzes and the ring gear of the first planetary gear set of the main gearset may be formed as a common ring gear.
  • This common ring gear preferably has a uniform effective diameter.
  • the common ring gear is preferably made in one piece.
  • the sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset may be embodied as a common sun gear.
  • This common sun gear preferably has a uniform effective diameter.
  • the common sun gear is preferably made in one piece.
  • Such a configuration of the common sun gear and / or ring gear further increases the integration depth of the transmission, and thus contributes to a reduction of the transmission. In addition, this reduces the complexity of the transmission. This simplifies the manufacture and assembly of the transmission.
  • the ring gear of the planetary gear set of Rajradsatzes and the ring gear of the first planetary gear set of the main gear are components of the third wave of beauradsatzes and the third wave of the main gearset.
  • the web of the first planetary gear set and the bridge of the second planetary gear set of the main gear and the web of the planetary gear set of whradsatzes are components of the second shaft of the sansradsatzes and the second wave of the main gearset.
  • the ring gear of the second planetary gear set of the main gearset is part of the first wave of the main gearset.
  • the sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset are components of the fourth wave of the main gearset.
  • the speed order of the shafts is determined.
  • the first shaft of the beautues is in the speed diagram between the first and second shaft of the main gearset, or the first wave of the main gearset is in the speed diagram between the first shaft of the Rajradsatzes and the second shaft of the main gearset.
  • the rotor is able to assume a rotational speed. This is a prerequisite for receiving and delivering mechanical power by the electric machine.
  • the electric machine 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 transmission has a high functionality despite the low space requirement.
  • Such a transfer gearset may be formed from at least one planetary gear set.
  • 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 either directly or via a clutch connected 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 has an additional electric machine to do so is set up via its rotor to deliver a torque to the transmission input shaft and so 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 second embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a speed diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • Fig. 6 shows a circuit diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • Fig. 7 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.
  • the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS is designed as a plus-wheel set.
  • the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the planetary gearset P4 of the additional gearset ZRS 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 ring gear Ho-P2 of the second planetary gearset 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 gearset P1 and to a web St-P2 of the second planetary gearset P2 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 gearset P1 of the main gearset HRS.
  • a fourth wave W4 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.
  • 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 first planetary gearset P1 and the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the planetary gearset P4 are arranged in a first Radsatzebene RSE-1 and in a second Radsatzebene RSE-2.
  • a ring gear Ho-P4 of the planetary gearset P4 of repayradsatzes ZRS, the ring gear Ho-P1 of the first planetary gear P1 of the HRS, a sun So-P4 of the planetary gear P4 of aggrradsatzes ZRS, a bridge St-P4 of the planetary gear P4 of aggrradsatzes ZRS and a first section St-P1 -1 of the web St-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS are arranged in the first Radsatzebene RSE-1.
  • the sun gear So-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS, a second section St- P 1 -2 of the web St-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS, the sun So-P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS, the bridge St-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the ring gear Ho-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are arranged in the second Radsatzebene RSE-2.
  • the ring gear Ho-P4 of the planetary gearset P4 of the additional gearset ZRS and the ring gear Ho-P1 of the planetary gearset P1 of the main gearset HRS are formed as a common ring gear Ho-Z.
  • the sun So-P1 of the first planetary gearset P1 of the main gearset HRS and the sun So-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are formed as a common sun So-Z.
  • 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 set P4 of relieveradsatzes ZRS, wherein the sun gear So-P4 of the planetary gear set P4 of the sansradsatzes ZRS meshes with outer planetary gears (PA-P1) of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS.
  • the sun So-P4 of the planetary gear P4 of waiveradsatzes ZRS is part of a first wave W1 P4 of Rajradsatzes ZRS.
  • the web St-P4 of the planetary gear P4 of relieveradficientes ZRS is part of a second wave W2P4 of waiveradsatzes 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 a third wave W3P4 of waiveradsatzes ZRS and is connected to the third wave W3 of the main gearset HRS.
  • the transmission input shaft GW1 can be connected via a power path L1 via a first shifting element A to the fourth shaft W4 of the main gearset HRS and via a second shifting 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.
  • Fig. 2 shows a speed diagram of the first embodiment of the transmission G, while in Fig.
  • 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 wiring diagram is further specified whether the electric machine EM in the gear in question is capable of delivering mechanical power to or from 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 no torque-carrying connection between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2 consists.
  • 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.
  • Fig. 4 shows schematically a transmission G according to a second embodiment.
  • the transmission input shaft GW1 can be connected via the first shifting element A to the first shaft W1 of the main gearset HRS.
  • 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. 5 shows a speed diagram of the transmission G according to the second embodiment
  • Fig. 6 is a circuit diagram of the second embodiment of the transmission G is shown. The manner of illustration is identical to the first embodiment of the transmission G shown 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 shift element E, the third forward speed 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 operation of the electric gear 1 EM, the starting modes 1 S, 2 S and the parking brake of the second embodiment is identical to the operation of the first embodiment.
  • Fig. 7 shows schematically 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.
  • inverter INV In motor operation of the electrical Machine EM is fed to the stator S via an inverter INV electrical power.
  • the stator S supplies the inverter INV with electric power.
  • 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.
  • the additional electric machine SG may also be connected to another power supply, for example to a low-voltage vehicle electrical system of the motor vehicle.
  • PA-P1 Outer planet gear of the first planetary gear set of the main gearset

Abstract

The invention relates to a transmission (G), comprising a transmission input shaft (GW1) and a transmission output shaft (GW2), a main gear set (HRS), an additional gear set (ZRS), and an electric machine (EM) having a rotor (R) and a stator (S), wherein the transmission (G) has at least one load path (L1) between the transmission input shaft (GW1) and the main gear set (HRS), wherein the main gear set (HRS) has a first and a second planetary gear set (P1, P2) having a total of four shafts (W1, W2, W3, W4) described as the first, second, third, and fourth shaft in order of rotational speed, wherein the at least one load path (L1) can be connected to at least one of the four shafts (W1, W2, W3, W4) of the main gear set (HRS) by means of at least one shifting element (A, E), wherein the third shaft (W3) of the main gear set (HRS) is connected to the transmission output shaft (GW2), wherein the additional gear set (ZRS) has a planetary gear set (P4) having a first, second, and third shaft (W1P4, W2P4, W3P4), wherein the first shaft (W1P4) of the additional gear set (ZRS) is permanently connected to the rotor (R), wherein the first planetary gear set (P1) of the main gear set (HRS) is designed as a positive gear set and the second planetary gear set (P2) of the main gear set (HRS) is designed as a negative gear set, wherein a planet carrier (St-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gear set (HRS), a planet carrier (St-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gear set (HRS), and a planet carrier (St-P4) of the planetary gear set (P4) of the additional gear set (ZRS) are connected to each other, wherein a ring gear (Ho-P4) of the planetary gear set (P4) of the additional gear set (ZRS) and a ring gear (Ho-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gear set (HRS) are connected to each other, and wherein a sun gear (So-P4) of the planetary gear set (P4) of the additional gear set (ZRS) meshes with outer planet gears (PA-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gear set (HRS).

Description

GETRIEBE, HYBRIDANTRIEBSSTRANG UND ANTRIEBSSTRANG  TRANSMISSION, HYBRID DRIVETRAIN AND DRIVE TRAIN
FÜR ELEKTROFAHRZEUG  FOR ELECTRIC VEHICLE
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 das Getriebe zumindest einen Leistungspfad zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz aufweist, 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 der zumindest eine Leistungspfad 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, und wobei der Zusatzradsatz einen Planetenradsatz mit einer ersten, zweiten und dritten Welle aufweist, wobei die erste Welle des Zusatzradsatzes mit dem Rotor verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe. The invention relates to a transmission having a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gearset, a Zusatzradsatz, and an electric machine having a rotor and a stator, wherein the transmission has at least one power path between the transmission input shaft and the main gear, wherein the main gearset having a first and a second planetary gear set with a total of four in speed order as the first, second, third and fourth waves, the at least one power path via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable, wherein the third shaft the main gearset is connected to the transmission output shaft, and wherein the auxiliary gearset includes a planetary gear set having first, second and third shafts, the first shaft of the auxiliary gearset being connected to the rotor. The invention also relates to a drive train for a motor vehicle with a transmission.
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. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission in which a predefined number of gears, ie fixed gear ratios between a transmission input shaft and a transmission output shaft, is automatically switched by switching elements. 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.
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 Bauraumbedarf eines derartigen Getriebes zu verringern. From the patent application DE 10 2012 201 377 A1 of the applicant is known a transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft and two power paths between the transmission input shaft and a main gearset with two Einzelplanetenradsätzen with four in speed order as first, second, third and fourth wave called waves the third of the four shafts is connected to the transmission output shaft. An electric machine is connected via a planetary gear to the first shaft of the main gearset. The object of the invention is to reduce the space requirement of such a transmission.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 , wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren ergeben. The object is solved by the features of patent claim 1, wherein advantageous embodiments of the dependent claims, the description and from the figures.
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. The transmission includes at least a transmission input shaft and a transmission output shaft, a main gearset, a Zusatzradsatz, and an electric machine with a rotor and a 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. 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 Zusatzradsatz has a planetary gear set with a total of three designated as first, second, and third wave waves. The first shaft of Zusatzradsatzes is permanently connected to the rotor.
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. Under a two-bridge four-shaft transmission is a planetary gear to understand, which is formed of two over exactly two coupling shafts kinematically coupled to each other single planetary gear sets and in which four of its elements ("waves") are freely accessible to other transmission elements. 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.
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. 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.
Über zumindest einen Leistungspfad ist die Getriebe-Eingangswelle über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Leistungspfad über zwei Schaltelemente mit zwei der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen eines der Schaltelemente wird somit eine drehfeste Verbindung zwischen dem zumindest einen Leistungspfad und einer der vier Wellen des Hauptradsatzes hergestellt, wodurch Drehmoment von der Getriebe-Eingangswelle auf den Hauptradsatz führbar ist. Unter zumindest einem Leistungspfad ist zu verstehen, dass das Getriebe einen oder mehrere Leistungspfade zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz aufweist. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist dabei mit der Getriebe-Ausgangswelle verbunden. About at least one power path, the transmission input shaft via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable. In a preferred embodiment, the at least one power path can be connected via two switching elements to two of the four shafts of the main gearset. By closing one of the switching elements thus a rotationally fixed connection between the at least one power path 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. By at least one power path is meant that the transmission has one or more power paths between the transmission input shaft and the main gearset. The third wave of the main gearset is connected to the transmission output shaft.
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 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 be designed both as an internal combustion engine and as an electrical machine. The transmission output shaft serves as
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. Interface for transmitting mechanical power to the drive wheels of the motor vehicle. 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.
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. 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. In the following, 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.
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. Both sun gear and ring gear of a planetary gear set can also be divided into several segments. For example, it is conceivable that 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.
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. 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.
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. 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.
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. Four waves referred to as the 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. In other words, 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.
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. 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.
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. 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. 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. By 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. Under 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. In addition, 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.
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. 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.
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. 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.
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. 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.
Erfindungsgemäß ist der erste Planetenradsatz des Hauptradsatzes als Plus- Radsatz ausgebildet, während der zweite Planetenradsatz des Hauptradsatzes als Minus-Radsatz ausgebildet ist. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes, ein Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes und ein Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes sind miteinander verbunden. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes und ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes sind miteinander verbunden. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes kämmt mit äußeren Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes. According to the invention, the first planetary gearset of the main gearset is designed as a plus gearset, while the second planetary gearset of the main gearset is designed as a minus gearset. A bridge of the first planetary gear set of the main gearset, a bridge of the second planetary gear set of the main gear and a bridge the planetary gear set of Zusatzradsatzes are interconnected. A ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes and a ring gear of the first planetary gear set of the main gearset are interconnected. A sun gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes meshes with outer planetary gears of the first planetary gear set of the main gearset.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Hauptradsatzes und des Zusatzradsatzes ist es möglich die beteiligten Planetenradsätze ineinander zu integrieren. The inventive design of the main gear and the Zusatzradsatzes it is possible to integrate the planetary gear trains involved in each other.
Dadurch ist es möglich, die Längserstreckung des Getriebes erheblich zu reduzieren. Dies ist insbesondere bei Verwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Antriebsstrang von Vorteil. This makes it possible to significantly reduce the longitudinal extent of the transmission. This is particularly advantageous when using the transmission in a motor vehicle with a drive train arranged transversely to the direction of travel.
Vorzugsweise sind dazu der erste und zweite Planetenradsatz des Hauptradsatzes und der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes in einer ersten Radsatz-Ebene und in einer zweiten Radsatz-Ebene angeordnet. Durch die Anordnung dieser drei Planetenradsätze in insgesamt zwei Radsatz-Ebenen wird der Bauraumbedarf des Getriebes auf einfache Weise reduziert. Preferably, the first and second planetary gear set of the main gearset and the planetary gear set of the Zusatzradsatzes are arranged in a first gear set plane and in a second set of wheels. The arrangement of these three planetary gear sets in a total of two wheelset levels of space requirements of the transmission is easily reduced.
Unter einer Radsatzebene wird in diesem Zusammenhang eine Ebene verstanden, in der die Elemente Hohlrad, Steg und Sonnenrad eines oder mehrerer Planetenradsätze angeordnet sind. Die Elemente müssen dabei nicht spiegelsymmetrisch entlang dieser Ebene angeordnet sein. Der Begriff Radsatzebene ist vielmehr als eine Bauraum-Ebene auszulegen, durch die die Lage eines oder mehrerer Planetenradsätze im Getriebe gekennzeichnet ist. A Radsatzebene is understood in this context, a plane in which the elements ring gear, land and sun gear of one or more planetary gear sets are arranged. The elements need not be arranged mirror-symmetrically along this plane. The term Radsatzebene is rather interpreted as a space level through which the location of one or more planetary gear sets is characterized in the transmission.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind Hohlrad, Steg und Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes, sowie das Hohlrad und ein erster Abschnitt des Stegs des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes in der ersten Radsatz- Ebene angeordnet. Ein Sonnenrad, der Steg und ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes, sowie ein Sonnenrad und ein zweiter Abschnitt des Stegs des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes sind in der zweiten Radsatz-Ebene angeordnet. Diese Aufteilung der Komponenten der Planetenradsätze auf die erste und zweite Radsatzebene trägt ebenso zur kompakten Bauweise des Getriebes bei. In a preferred embodiment, the ring gear, web and sun gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes, and the ring gear and a first portion of the web of the first planetary gear set of the main gearset in the first Radsatz- plane are arranged. A sun gear, the land and a ring gear of the second planetary gear set of the main gearset, and a sun gear and a second portion of the web of the first planetary gear set of the main gearset are arranged in the second wheel set plane. This division of the components of the planetary gear sets on the first and second Radsatzebene also contributes to the compact design of the transmission.
Das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes können als ein gemeinsames Hohlrad ausgebildet sein. Dieses gemeinsame Hohlrad weist dabei bevorzugt einen einheitlichen Wirkdurchmesser auf. Das gemeinsame Hohlrad ist bevorzugt einteilig ausgeführt. The ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes and the ring gear of the first planetary gear set of the main gearset may be formed as a common ring gear. This common ring gear preferably has a uniform effective diameter. The common ring gear is preferably made in one piece.
Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes können als ein gemeinsames Sonnenrad ausgeführt sein. Dieses gemeinsame Sonnenrad weist dabei bevorzugt einen einheitlichen Wirkdurchmesser auf. Das gemeinsame Sonnenrad ist bevorzugt einteilig ausgeführt. The sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset may be embodied as a common sun gear. This common sun gear preferably has a uniform effective diameter. The common sun gear is preferably made in one piece.
Eine derartige Ausgestaltung des gemeinsamen Sonnenrads und/oder Hohlrads erhöht die Integrationstiefe des Getriebes weiter, und trägt derart zu einer Verkleinerung des Getriebes bei. Zusätzlich wird dadurch die Komplexität des Getriebes reduziert. Dies vereinfacht die Herstellung und Montage des Getriebes. Such a configuration of the common sun gear and / or ring gear further increases the integration depth of the transmission, and thus contributes to a reduction of the transmission. In addition, this reduces the complexity of the transmission. This simplifies the manufacture and assembly of the transmission.
Vorzugsweise sind das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Bestandteile der dritten Welle des Zusatzradsatzes und der dritten Welle des Hauptradsatzes. Der Steg des ersten Planetenradsatzes und der Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes sowie der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes sind Bestandteile der zweiten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes ist Bestandteil der ersten Welle des Hauptradsatzes. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes sind Bestandteile der vierten Welle des Hauptradsatzes. Preferably, the ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes and the ring gear of the first planetary gear set of the main gear are components of the third wave of Zusatzradsatzes and the third wave of the main gearset. The web of the first planetary gear set and the bridge of the second planetary gear set of the main gear and the web of the planetary gear set of Zusatzradsatzes are components of the second shaft of the Zusatzradsatzes and the second wave of the main gearset. The ring gear of the second planetary gear set of the main gearset is part of the first wave of the main gearset. The sun gear of the first planetary gear set and the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset are components of the fourth wave of the main gearset.
Durch diese Zuordnung der Elemente der Planetenradsätze zu den Wellen des Hauptradsatzes und des Zusatzradsatzes wird die Drehzahlordnung der Wellen be- stimmt. Abhängig von den Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze befindet sich die erste Welle des Zusatzradsatzes im Drehzahlplan zwischen der ersten und zweiten Welle des Hauptradsatzes, oder die erste Welle des Hauptradsatzes befindet sich im Drehzahlplan zwischen der ersten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Dadurch ist der Rotor selbst bei drehfester Festsetzung der ersten Welle des Hauptradsatzes dazu in der Lage 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. Somit weist das Getriebe trotz des geringen Bauraumbedarfs eine hohe Funktionalität auf. By assigning the elements of the planetary gear sets to the shafts of the main gearset and the additional gearset, the speed order of the shafts is determined. Right. Depending on the stationary gear ratios of the planetary gear sets involved, the first shaft of the Zusatzradsatzes is in the speed diagram between the first and second shaft of the main gearset, or the first wave of the main gearset is in the speed diagram between the first shaft of the Zusatzradsatzes and the second shaft of the main gearset. As a result, even when the first shaft of the main gearset is rotationally fixed, the rotor is able to assume a rotational 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. Thus, the transmission has a high functionality despite the low space requirement.
Durch Vorsehen eines Vorschaltradsatzes können einer oder mehrere weitere Leistungspfade zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatzes herstellt werden, wodurch die Gangzahl des Getriebes entsprechend erhöht werden kann. Ein derartiger Vorschaltradsatz kann dazu aus zumindest einem Planetenradsatz gebildet sein. By providing a transfer gearset, one or more additional power paths can be established between the transmission input shaft and the main gearset, whereby the gear ratio of the transmission can be increased accordingly. Such a transfer gearset may be formed from at least one planetary gear set.
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. 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 either directly or via a clutch connected 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. Optionally, the transmission has an additional electric machine to do so is set up via its rotor to deliver a torque to the transmission input shaft and so 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.
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. The electric machine is connected to a converter, via which the electric machine is connected to an energy store. For this purpose, any form of energy storage is suitable, in particular electrochemical, electrostatic, hydraulic and mechanical energy storage.
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. In a further embodiment, 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. At the transmission input shaft in this case, 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 shows schematically a transmission according to a first embodiment of the invention.
Fig. 2 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes entsprechend der ersten Ausführungsform. Fig. 2 shows a speed diagram of the transmission according to the first embodiment.
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes entsprechend der ersten Ausführungsform. Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 shows a circuit diagram of the transmission according to the first embodiment. Fig. 4 shows schematically a transmission according to a second embodiment of the invention.
Fig. 5 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes entsprechend der zweiten Ausführungsform. Fig. 5 shows a speed diagram of the transmission according to the second embodiment.
Fig. 6 zeigt ein Schaltschema des Getriebes entsprechend der zweiten Ausführungsform. Fig. 6 shows a circuit diagram of the transmission according to the second embodiment.
Fig. 7 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs. Fig. 7 shows a hybrid powertrain of a motor vehicle.
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. By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names.
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. Der erste Planetenradsatz P1 des Hauptradsatzes HRS ist als Plus-Radsatz ausgebildet. Der zweite Planetenradsatz P2 des Hauptradsatzes HRS und der Planetenradsatz P4 des Zusatzradsatzes ZRS sind als Minus-Radsätze ausgebildet. 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. The first planetary gear set P1 of the main gearset HRS is designed as a plus-wheel set. The second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the planetary gearset P4 of the additional gearset ZRS are designed as minus wheelsets.
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. 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.
Eine erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-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 und mit einem Steg St-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine vierte Welle W4 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. 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. A first wave W1 of the main gearset HRS is connected to a ring gear Ho-P2 of the second planetary gearset 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 gearset P1 and to a web St-P2 of the second planetary gearset P2 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 gearset P1 of the main gearset HRS. A fourth wave W4 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. By this arrangement and connection between the individual components of the first and second planetary gear sets P1, 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. Alternatively, the third wave W3 of the main gearset HRS may also be connected via an additional transmission gear to the transmission output shaft GW2.
Der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 des Hauptradsatzes HRS sowie der Planetenradsatz P4 sind dabei in einer ersten Radsatzebene RSE-1 und in einer zweiten Radsatzebene RSE-2 angeordnet. The first planetary gearset P1 and the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the planetary gearset P4 are arranged in a first Radsatzebene RSE-1 and in a second Radsatzebene RSE-2.
Ein Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS, das Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS, ein Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS, ein Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ein erster Abschnitt St-P1 -1 des Stegs St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS sind in der ersten Radsatzebene RSE-1 angeordnet. Das Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS, ein zweiter Abschnitt St- P 1 -2 des Stegs St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS, das Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS, der Steg St-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS und das Hohlrad Ho-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS sind in der zweiten Radsatzebene RSE-2 angeordnet. Das Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS und das Hohlrad Ho-P1 des Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS sind als ein gemeinsames Hohlrad Ho-Z ausgebildet. Das Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS und das Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS sind als ein gemeinsames Sonnenrad So-Z ausgebildet. A ring gear Ho-P4 of the planetary gearset P4 of Zusatzradsatzes ZRS, the ring gear Ho-P1 of the first planetary gear P1 of the HRS, a sun So-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS, a bridge St-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS and a first section St-P1 -1 of the web St-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS are arranged in the first Radsatzebene RSE-1. The sun gear So-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS, a second section St- P 1 -2 of the web St-P1 of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS, the sun So-P2 of the second planetary gear set P2 of the main gearset HRS, the bridge St-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and the ring gear Ho-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are arranged in the second Radsatzebene RSE-2. The ring gear Ho-P4 of the planetary gearset P4 of the additional gearset ZRS and the ring gear Ho-P1 of the planetary gearset P1 of the main gearset HRS are formed as a common ring gear Ho-Z. The sun So-P1 of the first planetary gearset P1 of the main gearset HRS and the sun So-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS are formed as a common sun So-Z.
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, wobei das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS mit äußeren Planetenrädern (PA-P1 ) des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS kämmt. Das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist dabei Bestandteil einer ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS. Der Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer 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 einer dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS verbunden. 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 set P4 of Zusatzradsatzes ZRS, wherein the sun gear So-P4 of the planetary gear set P4 of the Zusatzradsatzes ZRS meshes with outer planetary gears (PA-P1) of the first planetary gear set P1 of the main gearset HRS. The sun So-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS is part of a first wave W1 P4 of Zusatzradsatzes ZRS. The web St-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS is part of a second wave W2P4 of Zusatzradsatzes 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 Zusatzradsatzes ZRS is part of a third wave W3P4 of Zusatzradsatzes ZRS and is connected to the third wave W3 of the main gearset HRS.
Die Getriebe-Eingangswelle GW1 ist über einen Leistungspfad L1 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. 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. The transmission input shaft GW1 can be connected via a power path L1 via a first shifting element A to the fourth shaft W4 of the main gearset HRS and via a second shifting 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. By the third and fourth switching element C, 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. Fig. 2 shows a speed diagram of the first embodiment of the transmission G, while in Fig. 3 is a circuit diagram of the first embodiment of the transmission G is shown. In FIG. 2, 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.
Werden von Hohlrad, Steg und Sonne eines Planetenradsatzes zwei dieser Elemente miteinander verbunden, so rotieren Hohlrad, Steg und Sonne dieses Planetenradsatzes 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. If two of these elements are connected to each other by ring gear, web and sun of a planetary gear set, the ring gear, land and sun of this planetary gear set rotate at the same speed. In this state, the translation between the named elements assumes the value one. For the sake of clarity, the horizontal arrangement of the waves connected to these elements is not shifted in the speed plan. As a result, this condition can be recognized in the speed diagram by a horizontal straight line connecting the shafts involved.
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. Fig. 3 shows a circuit diagram of the transmission G according to the first embodiment. By the circuit diagram in Fig. 3 and the speed diagram in Fig. 2, the operation of the first embodiment of the transmission G is clear. 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 wiring diagram is further specified whether the electric machine EM in the gear in question is capable of delivering mechanical power to or from the transmission output shaft GW2.
Durch die erste Ausführungsform des Getriebes werden insgesamt vier lastschaltba- re 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. As a result of the first embodiment of the transmission, a total of four load-shiftable 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.
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. In 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 no torque-carrying connection between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2 consists. 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.
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. In the first and second start mode 1 S, 2 S, the transmission input shaft GW1 torque is supplied. In the first start mode 1 S, 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. When using the transmission G in a vehicle with internal combustion engine VKM, the first start mode 1 S can be used for towing start of the internal combustion engine VKM. In the second start mode 2S all switching elements are open except for the first switching element A. Is a parking brake engaged, which with the transmission output shaft GW2 is connected, so the third wave W3 of the main gearset HRS is thus fixed against rotation. Thus, by 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.
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. By closing the third switching element C and the fourth switching element D, the first and the second wave W1, W2 of the main gearset HRS is fixed rotationally fixed. The gear G is blocked with it. When using the gear G in the drive train of a motor vehicle such a parking brake can be realized.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer zweiten Ausführungsform. 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. 4 shows schematically a transmission G according to a second embodiment. In contrast to the transmission G shown in FIG. 1, in the second embodiment, the transmission input shaft GW1 can be connected via the first shifting element A to the first shaft W1 of the main gearset HRS. About the second switching element E, 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. About the fourth switching element D is in the second embodiment, the fourth wave W4 of the main gear HRS rotatably fixed.
Fig. 5 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes G entsprechend der zweiten Ausführungsform, während in Fig. 6 ein Schaltschema der zweiten Ausführungsform des Getriebes G dargestellt ist. Die Art und Weise der Darstellung ist ident zu der in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Getriebes G. Fig. 5 shows a speed diagram of the transmission G according to the second embodiment, while in Fig. 6 is a circuit diagram of the second embodiment of the transmission G is shown. The manner of illustration is identical to the first embodiment of the transmission G shown in FIGS. 2 and 3.
Durch das Schaltschema in Fig. 5 und dem Drehzahlplan in Fig. 6 wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des Getriebes G deutlich. Die geschlossenen Schaltelemente A, C, D, E sind in Fig. 6 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 Standgetriebeüberset- zungen 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. By the circuit diagram in Fig. 5 and the speed diagram in Fig. 6, the operation of the second embodiment of the transmission G is clear. The closed circuit elements A, C, D, E are indicated in Fig. 6 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 gearbox tongues of the planetary gear sets 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.
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. Also in the second embodiment of the transmission, 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 shift element E, the third forward speed 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.
Die Funktionsweise des elektrischen Gangs 1 EM, der Startmodi 1 S, 2S sowie der Parkbremse der zweiten Ausführungsform ist ident zur Funktionsweise der ersten Ausführungsform. The operation of the electric gear 1 EM, the starting modes 1 S, 2 S and the parking brake of the second embodiment is identical to the operation of the first embodiment.
Fig. 7 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 elektri- sehen 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. Fig. 7 shows schematically 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. Via a rotational vibration damper RD, 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. In motor operation of the electrical Machine EM is fed to the stator S via an inverter INV electrical power. 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 may also be connected to another power supply, for example to a low-voltage vehicle electrical system of the motor vehicle.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
G Getriebe G gearbox
GW1 Getriebe-Eingangswelle  GW1 transmission input shaft
GW2 Getriebe-Ausgangswelle  GW2 transmission output shaft
HRS Hauptradsatz  HRS main gearset
ZRS Zusatzradsatz  ZRS additional wheel set
RSE-1 Erste Radsatzebene  RSE-1 First Radiate Level
RSE-2 Zweite Radsatzebene  RSE-2 Second Radiate Layer
EM Elektrische Maschine  EM electric machine
R Rotor der elektrischen Maschine  R rotor of the electric machine
S Stator der elektrischen Maschine  S stator of the electric machine
SG Zusatz-Elektromaschine  SG auxiliary electric machine
R2 Rotor der Zusatz-Elektromaschine  R2 rotor of the auxiliary electric machine
S2 Stator der Zusatz-Elektromaschine  S2 Stator of auxiliary electric machine
RD Rotationsschwingungsdämpfer  RD rotational vibration damper
VKM Verbrennungskraftmaschine  VKM internal combustion engine
INV Wechselrichter  INV inverter
BAT Batterie  BAT battery
P1 Erster Planetenradsatz des Hauptradsatzes P1 First planetary gear set of the main gearset
P2 Zweiter Planetenradsatz des HauptradsatzesP2 Second planetary gear set of the main gearset
P4 Planetenradsatz des ZusatzradsatzesP4 planetary gear set of Zusatzradsatzes
W1 Erste Welle des Hauptradsatzes W1 First shaft of the main gearset
W2 Zweite Welle des Hauptradsatzes  W2 Second shaft of the main gearset
W3 Dritte Welle des Hauptradsatzes  W3 Third wave of the main gearset
W4 Vierte Welle des Hauptradsatzes  W4 Fourth wave of the main gearset
W1 P4 Erste Welle des Zusatzradsatzes  W1 P4 First shaft of additional wheel set
W2P4 Zweite Welle des Zusatzradsatzes  W2P4 Second shaft of additional wheel set
W3P4 Dritte Welle des Zusatzradsatzes  W3P4 Third wave of additional wheel set
L1 Leistungspfad  L1 power path
A Erstes Schaltelement  A first switching element
E Zweites Schaltelement  E second switching element
C Drittes Schaltelement D Viertes Schaltelement C Third switching element D Fourth switching element
So-P1 Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Sun-P1 Sun gear of the first planetary gear set of the main gearset
St-P1 Steg des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes St-P1 Bridge of the first planetary gear set of the main gearset
St-P1 -1 Erster Abschnitt  St-P1 -1 First section
St-P1 -2 Zweiter Abschnitt  St-P1 -2 Second section
Ho-P1 Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes  Ho-P1 ring gear of the first planetary gear set of the main gearset
PA-P1 Äußeres Planetenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes  PA-P1 Outer planet gear of the first planetary gear set of the main gearset
So-P2 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Sun-P2 sun gear of the second planetary gear set of the main gearset
St-P2 Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes St-P2 bridge of the second planetary gear set of the main gearset
Ho-P2 Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes  Ho-P2 ring gear of the second planetary gear set of the main gearset
So-P4 Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes  So-P4 sun gear of the planetary gear set of additional wheelset
St-P4 Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes  St-P4 bridge of the planetary gear set of Zusatzradsatzes
Ho-P4 Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes  Ho-P4 ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes
Ho-Z Gemeinsames Hohlrad  Ho-Z common ring gear
So-Z Gemeinsames Sonnenrad  So-Z Common sun wheel
1 VM-4VM Erster bis vierter Vorwärtsgang  1 VM-4VM First to fourth forward
1 EM Elektrischer Gang  1 EM Electric gear
1 S Erster Startmodus  1 S First start mode
2S Zweiter Startmodus  2S Second start mode
AG Achsgetriebe  AG axle drive
W Rad  W wheel

Claims

Patentansprüche claims
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 das Getriebe (G) zumindest einen Leistungspfad (L1 ) zwischen der Getriebe- Eingangswelle (GW1 ) und dem Hauptradsatz (HRS) aufweist, 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 der zumindest eine Leistungspfad (L1 ) 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 der erste Planetenradsatz (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) als Plus- Radsatz und der zweite Planetenradsatz (P2) des Hauptradsatzes (HRS) als Minus- Radsatz ausgebildet ist, wobei ein Steg (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), ein Steg (St-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) und ein Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) miteinander verbunden sind, wobei ein Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und ein Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) miteinander verbunden sind, und wobei ein Sonnenrad (So-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) mit äußeren Planetenrädern (PA-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) kämmt. 1 . Transmission (G) having a transmission input shaft (GW1) and a transmission output shaft (GW2), a main gearset (HRS), a supplementary gearset (ZRS), and an electric machine (EM) having a rotor (R) and a stator ( S), wherein the transmission (G) has at least one power path (L1) between the transmission input shaft (GW1) and the main gearset (HRS), the main gearset (HRS) comprising a first and a second planetary gear set (P1, P2) four in speed order as first, second, third and fourth wave designated waves (W1, W2, W3, W4), wherein the at least one power path (L1) via at least one switching element (A, E) with at least one of the four waves (W1 , W2, W3, W4) of the main gearset (HRS) is connectable, wherein the third shaft (W3) of the main gearset (HRS) to the transmission output shaft (GW2) is connected, wherein the Zusatzradsatz (ZRS) a planetary gear set (P4) a first, second and third wave (W1 P4, W2P4, W3P4), and wherein the first shaft (W1 P4) of the Zusatzradsatzes (ZRS) to the rotor (R) is constantly connected, characterized in that the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS) as a plus gear and the second planetary gear set (P2) of the Hauptradsatzes (HRS) is designed as a minus wheel set, wherein a web (St-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), a web (St-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS) and a web (St-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) are interconnected, wherein a ring gear (Ho-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) and a ring gear (Ho-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS) are interconnected, and wherein a sun gear (So-P4) of the planetary gearset (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) with outer planetary gears (PA-P1) of the first planetary gearset (P1) of the main gearset (HRS) combs.
2. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), der zweite Planetenradsatz (P2) des Hauptradsatzes (HRS), und der Planetenradsatz (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) in einer ersten Radsatzebene (RSE-1 ) und in einer zweiten Radsatzebene (RSE-2) angeordnet sind. 2. Transmission (G) according to claim 1, characterized in that the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS), and the planetary gear set (P4) of the Zusatzradsatzes (ZRS) in a first Radsatzebene (RSE-1) and in a second Radsatzebene (RSE-2) are arranged.
3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS), das Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), das Sonnenrad (So-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS), der Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und ein erster Abschnitt (St-P1 -1 ) des Stegs (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) in der ersten Radsatzebene (RSE-1 ) angeordnet sind. 3. Transmission (G) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the ring gear (Ho-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS), the ring gear (Ho-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), the sun gear (So-P4) of the planetary gear set (P4) of the Zusatzradsatzes (ZRS), the web (St-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) and a first section (St-P1 -1) of the web (St-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS) in the first Radsatzebene (RSE-1) are arranged.
4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (So-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), ein zweiter Abschnitt (St-P1 -2) des Stegs (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), ein Sonnenrad (So-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS), der Steg (St-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) und ein Hohlrad (Ho-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) in der zweiten Radsatzebene (RSE- 2) angeordnet sind. 4. Transmission (G) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a sun gear (So-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), a second portion (St-P1 -2) of the web ( St-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), a sun gear (So-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS), the web (St-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS) and a ring gear (Ho-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS) in the second Radsatzebene (RSE-2) are arranged.
5. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und das Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) als ein gemeinsames Hohlrad (Ho-Z) ausgebildet sind. 5. Transmission (G) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ring gear (Ho-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) and the ring gear (Ho-P1) of the first planetary gear set (P1) of the Main gearset (HRS) as a common ring gear (Ho-Z) are formed.
6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (So-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) und das Sonnenrad (So-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) als ein gemeinsames Sonnenrad (So-Z) ausgebildet sind. 6. Transmission (G) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sun gear (So-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS) and the sun gear (So-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS) are designed as a common sun gear (So-Z).
7. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und das Hohlrad (Ho-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteile der dritten Welle (W3P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und der dritten Welle (W3) des Hauptradsatzes (HRS) sind, wobei der Steg (St-P1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) des Hauptradsatzes (HRS), der Steg (St-P2) des zweiten Plane- tenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) und der Steg (St-P4) des Planetenradsatzes (P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) Bestandteile der zweiten Welle (W2P4) des Zusatzradsatzes (ZRS) und der zweiten Welle (W2) des Hauptradsatzes (HRS) sind, wobei das Hohlrad (Ho-P2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) des Hauptradsatzes (HRS) Bestandteil der ersten Welle (W1 ) des Hauptradsatzes (HRS) 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. 7. Transmission (G) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ring gear (Ho-P4) of the planetary gear set (P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) and the ring gear (Ho-P1) of the first planetary gear set (P1) of the Main gearset (HRS) Components of the third shaft (W3P4) of the Zusatzradsatzes (ZRS) and the third shaft (W3) of the main gearset (HRS) are, wherein the web (St-P1) of the first planetary gear set (P1) of the main gearset (HRS), the bridge (St-P2) of the second plane tenradsatzes (P2) of the main gearset (HRS) and the web (St-P4) of the planetary gear set (P4) Zusatzradsatzes (ZRS) components of the second shaft (W2P4) of Zusatzradsatzes (ZRS) and the second shaft (W2) of the main gearset (HRS ), wherein the ring gear (Ho-P2) of the second planetary gear set (P2) of the main gearset (HRS) is part of the first shaft (W1) of the main gearset (HRS), and wherein the sun gear (So-P1) of the first planetary gear set (P1 ) of the main gearset (HRS) and the sun gear (So-P2) of the second planetary gearset (P2) of the main gearset (HRS) are components of the fourth shaft (W4) of the main gearset (HRS).
8. 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 7 aufweist. 8. hybrid powertrain for a motor vehicle, wherein the hybrid powertrain at least one internal combustion engine (VKM), characterized in that the hybrid powertrain comprises a transmission (G) according to one of claims 1 to 7.
9. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 8, 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. 9. hybrid drive train according to claim 8, characterized in that the hybrid powertrain at least one with the internal combustion engine (VKM) directly or via a transmission connected additional electric machine (SG) which is adapted to start the internal combustion engine (VKM), wherein a rotor (R2) of the auxiliary electric machine (SG) to the transmission input shaft (GW1) of the transmission (G) is connected.
10. Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist. 10. powertrain for an electric vehicle, characterized in that the drive train comprises a transmission (G) according to one of claims 1 to 7.
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