WO2016096312A1 - Getriebe für ein kraftfahrzeug, antriebsstrang und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

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WO2016096312A1
WO2016096312A1 PCT/EP2015/077032 EP2015077032W WO2016096312A1 WO 2016096312 A1 WO2016096312 A1 WO 2016096312A1 EP 2015077032 W EP2015077032 W EP 2015077032W WO 2016096312 A1 WO2016096312 A1 WO 2016096312A1
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WO
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switching element
transmission
planetary gear
gear set
motor vehicle
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/077032
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Stefan Beck
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Julian KING
Jens Moraw
Eckehard MÜNCH
Juri Pawlakowitsch
Stephan Scharr
Viktor Warth
Michael Wechs
Uwe Griesmeier
Raffael Kuberczyk
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a transmission for a motor vehicle with an input shaft, an output shaft, two planetary gear sets and at least three switching elements.
  • the invention further relates to a drive train for a motor vehicle, as well as a method for controlling such a drive train.
  • 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 characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.
  • an automatic transmission which has an input shaft, an output shaft, and first and second planetary gear sets.
  • First and second planetary gear together form a so-called Simpson wheelset.
  • the sun gears of the two planetary gear sets are constantly connected, and thus form a first coupling shaft.
  • the web of the first planetary gear set is continuously connected to the ring gear of the second planetary gear set, whereby a second coupling shaft is formed.
  • the input shaft is connectable via a switching element with a ring gear of the first planetary gear set.
  • the output shaft is permanently connected to the second coupling shaft.
  • the web of the second planetary gear set is rotatably fixable via another switching element. Together with a Vorschaltrad- set such an automatic transmission is formed with four forward gears.
  • the still unpublished patent application DE 10 2013 225 208.0 of the applicant describes in Fig. 6, a transmission with a first planetary gear set and a second planetary gear set, which are designed as a Simpson wheelset.
  • the sun gears of the two planetary gear sets are constantly connected, and form such a first coupling shaft.
  • the web of the first planetary gear set is continuously connected to the ring gear of the second planetary gear set, whereby a second coupling shaft is formed.
  • An input shaft is connectable via a first switching element with the web of the second planetary gear set and a second switching element with the ring gear of the first planetary gear set.
  • An output shaft is permanently connected to the second coupling shaft.
  • the web of the second planetary gear set is rotatably fixed via a third switching element.
  • the transmission further includes an electric machine having a rotatable rotor and a fixed stator, wherein the rotor is connected to a sun gear of an additional planetary gear set, and web and ring gear of the additional planetary gear set are connected to two shafts of the Simpson wheelset.
  • the transmission has a total of four forward gears between the input shaft and the output shaft.
  • the object of the invention is therefore to provide a transmission for a motor vehicle with at least four forward gears, which is characterized by a simple structure and high efficiency, and has high functionality by skillful connection of an electrical machine. Another object of the invention is to provide suitable methods for operating such a transmission in a drive train of a motor vehicle.
  • the transmission has an input shaft, an output shaft, a first and second planetary gear and at least three switching elements.
  • both the first and the second planetary gear set is designed as a minus wheel set.
  • a planetary gear set includes a sun gear, a land and a ring gear. Rotatably mounted on the web are planetary gears which mesh with the teeth of the sun gear and / or mesh with the teeth of the ring gear.
  • a minus wheel set denotes a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planetary gears meshes with both the teeth of the sun gear, as well as with the teeth 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 fixed web.
  • 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.
  • a sun gear of the first planetary gear set is continuously connected to a sun gear of the second planetary gear set, and is thus part of a first coupling shaft.
  • a web of the first planetary gear set is permanently connected to a ring gear of the second planetary gear set, and is therefore a second coupling shaft.
  • First and second planetary gear thus form a so-called Simpson wheelset.
  • the input shaft is connectable via the second switching element with a ring gear of the first planetary gear set.
  • the output shaft is directly connected to the second coupling shaft, which means either a permanent rotationally fixed connection or an immediate connection via a spur gear.
  • a web of the second planetary gear set is fixed in rotation by closing the third switching element by the web is connected via the third switching element with a housing or with another non-rotatable component of the transmission. The third switching element thus acts as a brake.
  • the input shaft can be connected via the first switching element to the web of the second planetary gear set.
  • the transmission has a first electric machine with a rotationally fixed stator and a rotatable rotor, wherein the rotor is connected to the first coupling shaft either permanently or switchably. that is.
  • the first and third switching element are power switchable, and make in the closed state a positive connection.
  • the first and third switching element are designed as slip-controllable lamellar switching elements.
  • the second switching element is designed as a form-locking switching element, in particular as a claw-switching element.
  • the transmission has a total of four forward gears.
  • the design of the second switching element as a form-locking switching element, the efficiency of the transmission is improved. Because interlocking switching elements are characterized in the open state by lower drag losses than non-positive switching elements, whereby the friction losses of the transmission can be significantly reduced.
  • the connection of the first electric machine to the first coupling shaft allows additional functions, such as the support of switching operations or a power-split operation with torque distribution between the input shaft and the first coupling shaft. All this results, together with the choice of the Simpson wheelset in a gearbox with a simple structure, good overall efficiency and high functionality.
  • the transmission has a fourth switching element, which is designed as a form-locking switching element.
  • the fourth switching element By closing the fourth switching element, the first coupling shaft is fixed against rotation by the first coupling shaft is connected to the housing or with another non-rotatable component of the transmission.
  • the energy consumption of the transmission can be reduced in all those operating points of the transmission, in which the first coupling shaft would have to be supported by the electric machine.
  • the rotor of the first electric machine is permanently connected to the first coupling shaft, by appropriate control of the first electric machine, the fourth switching element can be easily made load-free. Thereby, the opening and closing of the fourth switching element is simplified, whereby the fourth switching element can be formed as a positive claw-switching element.
  • the first forward speed is formed by closing the second switching element and the third switching element.
  • the second forward speed is formed by closing the second switching element and optionally by closing the fourth switching element or by supporting the first coupling shaft by means of the first electric machine.
  • the third forward speed is formed by closing the second switching element and the first switching element.
  • the fourth forward speed is formed by closing the first switching element and optionally by closing the fourth switching element or by supporting the first coupling shaft by means of the first electric machine.
  • the transmission has a fifth switching element, which is adapted to produce a switchable connection between the input shaft and the sun gear of the first planetary gear set.
  • the fifth switching element is designed for this purpose as a form-locking switching element, in particular as a claw-switching element.
  • This fifth switching element is to be regarded as optional for the transmission, since a reverse gear is also possible by operation of the first electric machine. Due to a malfunction or lack of availability of the electrical machine, power electronics or energy storage, however, the case may occur that such an electrical reverse gear is not available.
  • the fifth switching element a mechanical reverse gear of the transmission is made possible in these cases.
  • the formation of the fifth switching element as a positive switching element improves the efficiency of the transmission. This is especially true when using the transmission in the drive train. strhack of a motor vehicle substantially, since the fifth switching element is thereby mainly open.
  • the first planetary gear set has a split sun gear with a first sun gear segment and a second sun gear segment.
  • the first sun gear segment is connectable to the input shaft via the fifth shift element, and the second sun gear segment is continuously connected to the sun gear of the second planetary gear set.
  • a third planetary gear set is created by such a division. If the effective diameters of the two sun gear segments are identical, the sun gears of the first and third planetary gear sets have the same kinematic relationships. Therefore, in this case, the term "third planetary gearset" is dispensed with.
  • a connection between the web of the first planetary gear set and the output shaft can be made, which extends between the two sun gear segments. This allows a coaxial arrangement of the input shaft and the output shaft.
  • the first planetary gear set is designed as a stepped planetary gear, whose planet gears have two different effective diameters.
  • the effective diameter of the first sun gear segment of the stepped planetary gearset is smaller than that of the effective diameter of the second sun gear segment of the stepped planetary gearset. Accordingly, the first sun gear segment meshes with the larger effective diameter of the planet gears, and the second sun gear segment meshes with the smaller effective diameter of the planetary gears.
  • the ring gear of the first planetary gear meshes preferably with the smaller effective diameter of the planetary gears.
  • the first planetary gear is therefore formed by the second sun gear segment, the smaller effective diameter of the planetary gears, the web and the ring gear, while the first sun gear segment, the larger effective diameter of the planetary gears, the web and the ring gear with an additional planetary gear form another stationary gear ratio.
  • Such a design of the first planetary gear set as a stepped planetary gear set leads to a reduction of the reverse gear ratio. This is when applying the transmission in the drive train of a motor vehicle facilitates the reverse approach especially against a slope.
  • the stepped planetary gear set on an additional ring gear which meshes with the larger effective diameter of the planet gears of the stepped planetary gear set. Accordingly, the ring gear of the first planetary gear set meshes with the smaller effective diameter of the planet gears of the arguenplanetenradsatzes.
  • the additional ring gear is connectable via a sixth switching element to the input shaft.
  • the sixth switching element is designed as a form-locking switching element, in particular as a claw-switching element.
  • the efficiency of the transmission is improved in all those operating conditions in which the sixth switching element is opened.
  • the sixth shift element is opened in the first to fourth forward gear.
  • the sixth switching element and the third switching element are closed.
  • the transmission has a particularly short ratio between the input shaft and the output shaft, which is shorter than the ratio in the first forward gear. This gives the transmission in a simple way a crawl.
  • the first, second and third switching element are arranged spatially between a connection interface of the input shaft and the first planetary gear, wherein the switching elements are arranged starting from the connection interface of the input shaft in the following axial order: third switching element, first switching element, second switching element.
  • the input shaft and the output shaft are arranged coaxially with each other.
  • the first planetary gear set has a divided solar wheel, or the first planetary gear is part of the devisnplanetenradsat- zes. Because this makes the connection between the second coupling shaft and the output shaft, which should be coaxial with the input shaft, only possible.
  • the second planetary gear set has a divided sun gear with a first sun gear segment and a second sun gear segment which have the same effective diameter. Due to the same effective diameter, the two sun gear segments of the second planetary gearset on the same kinematic conditions. Therefore, both sun gear segments of the second planetary gear set are to be regarded as part of the first coupling shaft.
  • the first sun gear segment of the second planetary gear set is continuously connected to the sun gear of the first planetary gear set.
  • the second sun gear segment of the second planetary gear set is connected to the rotor of the first electric machine, or connectable. Between the two sun gear segments of the second planetary gear set performs a connection between the first switching element and the web of the second planetary gear set.
  • a first spur gear is continuously connected to the second coupling shaft, wherein the first spur gear meshes with a second spur gear, which is coaxial with the output shaft and is continuously connected to the output shaft.
  • the transmission has a second electric machine with a rotationally fixed stator and a rotatable rotor, wherein the rotor is permanently connected to the input shaft.
  • an internal combustion engine connected to the input shaft can be started while driving through the second electric machine, without reacting on the output.
  • the transmission may comprise a seventh shift element providing a switchable connection between the input shaft and the output shaft.
  • the seventh Switching element a load-switching element, in particular a multi-plate clutch, which has a good slip control capability.
  • the transmission has a third electric machine with a rotationally fixed stator and a rotatable rotor.
  • the rotor of the third electric machine is connected to the web of the second planetary gear either permanently or switchable.
  • the third electric machine provides an additional degree of freedom in the operation of the transmission.
  • the rotor of the first electric machine is alternately connectable either with the first coupling shaft or with the web of the second planetary gear set.
  • the transmission preferably has a first electrodynamic operating mode, in which only the second switching element is closed and all other switching elements are open. Characterized the input shaft via the closed second switching element is connected to the ring gear of the first planetary gear set, the sun gear of the first planetary gear set is continuously connected to the rotor of the first electric machine, and the web of the first planetary gear set is continuously connected to the output shaft.
  • the torque applied to the output shaft can thus be varied steplessly. This extends the functionality of the transmission.
  • the transmission preferably has a second electrodynamic operating mode, in which only the first switching element is closed and all other switching elements are open.
  • the input shaft is connected via the closed first switching element to the web of the second planetary gear set
  • the rotor of the first electric machine is connected to the sun gear of the second planetary gear set
  • the output shaft is connected to the ring gear of the second planetary gear set.
  • the second electro-dynamic operating mode is suitable for long transmission between the input shaft and the output shaft, while the first electro-dynamic operating mode is particularly suitable for short ratios between the input shaft and the output shaft.
  • the first electrodynamic operating mode is thus suitable, for example, for low speeds and for starting the motor vehicle, while the second electrodynamic operating mode is suitable for higher speeds.
  • the transmission preferably has an electrical operating mode in which the third switching element is closed and all other switching elements are open.
  • the transmission has a particularly high efficiency, since only the second planetary gear set is in the power flow.
  • the input shaft and all associated elements are decoupled from the output shaft, whereby any drag losses are reduced.
  • all the switching elements by means of a closed hydraulic system can be actuated.
  • the closed hydraulic system has to a pressure accumulator, which serves as a primary pressure supply. Below the pressure in the pressure accumulator a limit, the pressure in the accumulator is raised by a preferably electrically driven pump. This reduces the power requirements of the hydraulic system, thus improving the efficiency of the transmission.
  • the actuation of the switching elements can also be effected by means of a conventional open hydraulic system, in which the pump constantly promotes hydraulic fluid.
  • the actuation of the switching elements can also be effected by means of an electromechanical actuation system. This improves the efficiency of the transmission and its construction cost again considerably.
  • the second switching element and the fifth switching element can be actuated by a single actuator. Because during operation of the transmission, the second and fifth switching element are not closed together at any time. Particularly, by forming as positive jaw switching elements, the second and fifth switching elements are suitable for such joint operation by an actuator inserting the second switching element by moving a switching element member in a first direction, and moving the switching element member in a second, the first direction opposite direction, the fifth switching element inserts. In an intermediate position of the switching element member are the second and fifth switching element in the open state. A suitable locking device holds the switching element member in this intermediate position, whereby the energy consumption of the transmission decreases. By the common actuator of the second and fifth switching element, the construction cost of the transmission is reduced.
  • the transmission may be part of a drive train of a motor vehicle.
  • the hybrid powertrain has in addition to the transmission on an internal combustion engine, which is connected via a torsional vibration damper with the input shaft of the transmission torsionally elastic.
  • the output shaft of the transmission is drivirkswunden with a final drive, which distributes the torque to wheels of the motor vehicle.
  • the powertrain allows multiple drive modes of the motor vehicle. In the electrical operating mode, the motor vehicle is driven solely by the first electric machine of the transmission. In a purely internal combustion engine operation, the motor vehicle is driven solely by the internal combustion engine. In the first and second electrodynamic operating modes, the motor vehicle is driven by interaction of the internal combustion engine and the first electric machine of the transmission.
  • the internal combustion engine is usually stopped. If it is intended to change out of this electrical operating mode into the fourth forward gear, the method steps described below are carried out.
  • a first method step the internal combustion engine by means of the second electric machine to a starting speed brought, and then started. If the transmission has the seventh switching element instead of the second electric machine, the internal combustion engine is brought to the starting rotational speed by partially closing the seventh switching element. If the starting speed is reached, the seventh switching element is opened, so that the starting process of the internal combustion engine does not affect the output.
  • the first switching element and the third switching element are operated in a slip control such that the rotational speed of the output shaft remains substantially constant, with a tolerance of plus / minus 50 revolutions per minute is taken into account.
  • the third switching element slipping open and at the same time the first switching element in the slip operation transferred and held therein.
  • the speed of the first coupling shaft is reduced substantially to zero, taking into account as well a tolerance of plus / minus 50 revolutions per minute. Due to the parallel running slip control and speed control of the first electric machine, the insertion of the fourth forward gear is prepared without reacting to the output.
  • the first switching element is completely closed. Thus, the fourth forward gear is engaged. If the transmission has the fourth switching element, the fourth switching element is also closed.
  • 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.
  • Two elements are referred to as connectable if there is a releasable by a switching element rotatable connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.
  • 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.
  • Fig. 1 shows schematically a transmission according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a sectional view of the transmission according to the first
  • Fig. 3 shows schematically a transmission according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 4 shows schematically a transmission according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a sectional view of the transmission according to the third
  • Fig. 6a shows a circuit diagram of the transmission, which does not include the fourth switching element.
  • Fig. 6b shows a circuit diagram of the transmission, which comprises the fourth switching element.
  • Fig. 6c shows a circuit diagram of the transmission, which comprises the fifth switching element.
  • schematically shows a transmission according to a fifth embodiment of the invention. shows a circuit diagram of the transmission according to the fifth embodiment. shows a sectional view of the transmission according to the fifth embodiment.
  • schematically shows a transmission according to a tenth embodiment of the invention. shows a drive train for a motor vehicle.
  • FIG. 18 shows a method sequence for changing over from an electrical operating mode to a forward gear while the motor vehicle is traveling.
  • Fig. 19 shows a non-inventive transmission.
  • Fig. 20 shows a transmission not according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a transmission G according to a first embodiment of the invention.
  • the transmission G has an input shaft GW1, an output shaft GW2, a first planetary gearset P1 and a second planetary gearset P2.
  • First and second planetary P1, P2 are designed as minus wheelsets, and each have a sun gear E1 1, E12, a web E21, E22 and a ring gear E31, E32.
  • the sun gear E1 1 of the first planetary gear set P1 is continuously connected to the sun gear E12 of the second planetary gear set P2, whereby a first coupling V1 between the two planetary gear sets P1, P2 is formed.
  • the web E21 of the first planetary gear set P1 is continuously connected to the ring gear E32 of the second planetary gear set P2, whereby a second coupling V2 is formed.
  • First and second planetary P1, P2 thus form a so-called Simpson wheelset.
  • the input shaft GW1 is connected via a first switching element 14 with the web E22 of the second planetary gear set P2, and via a second switching element 15 with the ring gear E31 of the first planetary gear P1.
  • the output shaft GW2 is constantly connected to the second coupling shaft V2.
  • the web E22 of the second planetary gear set P2 is rotationally fixed by a third switching element 04 can be fixed by the web E22 via the third switching element 04 with a housing GG or with another non-rotatable component of the transmission G is connectable.
  • the input shaft GW1 is arranged coaxially with the output shaft GW2.
  • the selected representation of the switching elements 14, 15, 04 is to be regarded only schematically, and is not a conclusion on the design of the switching elements.
  • the second switching element 15 is designed as a form-locking switching element, in particular as a claw-switching element.
  • the first and third switching element 14, 04 is ever designed as a non-positive switching element, for example as a lamellae switching element.
  • the transmission G further comprises a first electric machine EM1, which comprises a rotationally fixed stator S1 and a rotatable rotor R1.
  • the electric machine EM1 is designed to be both motorized and regenerative.
  • the rotor R1 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first coupling shaft V1.
  • Fig. 2 shows a sectional view of the transmission G according to the first embodiment.
  • the transmission G is constructed substantially symmetrically about the axis of the input shaft GW1. Therefore, only one half of the sectional view is shown.
  • the first and the third switching element 14, 04 are formed as non-positive switching elements, which are held by spring means in the open state, and hydraulically displaceable by displacement of actuating piston in the closed state.
  • the second switching element 15 is formed as a claw-switching element, and is actuated by axial displacement of a driver, which engages through the designed as a hollow shaft input shaft GW1.
  • Fig. 3 shows schematically a transmission G according to a second embodiment of the invention.
  • the transmission G has a fourth switching element 03, which is adapted to set the first coupling shaft V1 switchable rotationally fixed.
  • the fourth switching element 03 is designed as a form-locking switching element, in particular as a claw-switching element.
  • Fig. 4 shows schematically a transmission G according to a third embodiment of the invention.
  • the first planetary gear set P1 has two sun wheel segments E1 11, E1 12 which are separated from one another and which have the same effective diameter. Due to the same effective diameters, the kinematic relationships of the two sun gear segments E1 1 1, E1 12 are identical. Therefore, both sun gear segments E1 1 1, E1 12 can functionally function as the sun gear E1 1 of the first planetary gear set P1. to be sought.
  • the first sun gear segment E1 11 can be connected to the input shaft GW1 via a fifth shift element 16.
  • the connection between the output shaft GW2 and the second coupling shaft V2 extends between the two sun gear segments E1 1 1, E1 12 of the first planetary gear P1 through.
  • Fig. 5 shows a sectional view of the transmission G according to the third embodiment.
  • the divided sun gear E1 1 with the sun gear segments E1 1 1, E1 12 can be seen well.
  • the connection of the web E21 of the first planetary gear P1 to the output shaft GW2 is not shown in the illustrated sectional plane.
  • the fifth switching element 16 is designed as a claw-switching element.
  • the fifth switching element 16 and the second switching element 15 are actuated by the same driver, which passes in sections through the formed as a hollow shaft input shaft GW1.
  • Fig. 6a shows a circuit diagram for the transmission G according to the first embodiment of the invention.
  • four forward gears G1 to G4 two electrodynamic operating modes EDA1, EDA2 and an electrical operating mode E1 are listed.
  • an X which of the switching elements 04, 14, 15 in which forward gear G1 to G4, or operating mode EDA1, EDA2 and E1 are closed.
  • a column is provided in which the function of the first electric machine EM1 is shown. It is represented by a '+' when the first electric machine EM1 is operated at a motor operating point. An operation of the first electric machine EM1 is represented by a '-' in a generator operating point.
  • ⁇ 'a support operation of the first electric machine EM1 is shown, in which the rotor R1 should take no or only a low speed.
  • A, + / - 'an operation of the first electric machine EM1 is shown, in which, depending on the requirement, a generator or a motor operating point is selected. This is the case, for example, in the electrical operating mode E1.
  • Fig. 6b shows a circuit diagram for the transmission G according to the second embodiment of the invention, which comprises the fourth switching element 03 in contrast to the first embodiment. By closing the fourth switching element 03, the first coupling shaft V1 is fixed against rotation. The first electric machine EM1 is therefore inactive in the second and fourth forward gear G2, G4 of the transmission G according to the second embodiment.
  • 6 c shows a circuit diagram for the transmission G according to the third exemplary embodiment of the invention, which comprises the fifth switching element 16 in contrast to the first exemplary embodiment.
  • the first forward gear G1 is obtained by closing the second shift element 15 and the third shift element 04.
  • the second forward gear G2 is obtained by closing the second shift element 15 and optionally by closing the fourth shift element 03 or by supporting the first coupling shaft V1 by means of the first electric machine EM1.
  • the third forward gear G3 is obtained by closing the first shift element 14 and the second shift element 15.
  • the fourth forward gear G4 is obtained by closing the first shift element 14 and optionally by closing the fourth shift element 03 or by supporting the first coupling shaft V1 by means of the first electric machine EM1.
  • a first electrodynamic operating mode EDA1 the second switching element 15 is closed and all other switching elements are opened.
  • the voltage applied to the output shaft GW2 torque by varying the on the Input shaft GW1 applied torque and the torque applied to the rotor R1 of the first electric machine EM1 infinitely variable.
  • the first switching element 14 is closed and all other switching elements are open.
  • the torque applied to the output shaft GW2 can be varied steplessly by varying the torque applied to the input shaft GW1 and the torque applied to the rotor R1 of the first electric machine EM1.
  • the first electric machine EM1 is operated as a generator.
  • the first electric machine EM1 is operated by a motor.
  • the third switching element 04 is closed, and all other switching elements 14, 15; 03; 16; 17; 12 are open.
  • the torque applied to the output shaft GW2 is infinitely variable by variation of the torque applied to the rotor R1 of the first electric machine EM1.
  • Fig. 7 shows a transmission G according to a fourth embodiment of the invention, wherein the transmission G has a stepped planetary gearset PS.
  • a stepped planetary gear consists of two Einzelplanetenrad accountsn which have a common bridge and common planetary gears, wherein the planetary gears have two different sized effective diameter, ie gear diameter.
  • the stepped planetary gear set PS has a first sun gear segment E1 1 V and a second sun gear segment E1 12 '.
  • the first sun gear segment E1 1 V meshes with the larger effective diameter of the planet gears.
  • the second sun gear segment E1 12 ' meshes with the smaller effective diameter of the planet gears.
  • the single ring gear E31 meshes with the smaller effective diameter of the planetary gears.
  • the first planetary gear set P1 is part of the stepped planetary gearset PS, and is formed by the ring gear E31, the web E21 and the second sun gear segment E1 12 '.
  • the step-planetary gear set PS shortens the transmission of the reverse gear GR by Translation between ring gear 31, web E21 and the first sun gear segment E1 1 1 'on example -2.60 is increased.
  • Fig. 8 shows a sectional view of the transmission G according to the fourth embodiment. Therein, the formation of the first planetary gear P1 as part of the stepped planetary gearset PS can be clearly seen.
  • Fig. 9 shows a transmission G according to a fifth embodiment of the invention, wherein the obligenplanetenradsatz PS has an additional ring gear E312, which meshes with the larger effective diameter of the planet gears of the devisnplanetenrad- set PS.
  • the additional ring gear E312 can be connected via a sixth switching element 17 to the input shaft GW1.
  • the number of forward gears of the transmission G is increased by a fifth forward gear G5 is realized with a particularly short translation by closing the third switching element 04 and the sixth switching element 17.
  • the sixth switching element 17 is opened.
  • Fig. 10 shows a circuit diagram of the transmission G according to the fifth embodiment.
  • Fig. 1 1 shows a sectional view of the transmission G according to the fifth embodiment.
  • the sixth switching element 16 is formed as a claw-switching element, and is operated by the same driver as the second and the fifth
  • Fig. 12 shows a transmission G according to a sixth embodiment of the invention, wherein the transmission G comprises a second electric machine EM2.
  • the second electric machine EM2 comprises a rotationally fixed stator S2 and a rotatable rotor R2.
  • the rotor R2 is constantly connected to the input shaft GW1. If the transmission G is part of the drive train of a motor vehicle, an internal combustion engine VKM that is connected to the input shaft GW1 in a rotationally fixed or torsionally elastic manner can be brought to a starting rotational speed by the second electric machine EM2.
  • Fig. 13 shows a transmission G according to a seventh embodiment of the invention, which is to be regarded as an alternative to the sixth embodiment.
  • the transmission G instead of the second electric machine EM2, a seventh switching element 12 which is adapted to connect the input shaft GW1 switchable with the output shaft GW2.
  • the seventh switching element 12 is designed as a power shiftable, non-positive switching element, for example as a multi-plate clutch. If the transmission G is a component of the drive train of a motor vehicle, by at least partially closing the seventh shift element 12, an internal combustion engine VKM rotationally fixed or rotationally connected to the input shaft GW1 can be brought to a starting rotational speed by driving the input shaft GW1 with power applied to the output shaft GW2 ,
  • Fig. 14 shows a transmission G according to an eighth embodiment of the invention, wherein the output shaft GW2 is not arranged coaxially, but axially parallel to the input shaft GW1.
  • the second planetary gear P2 has a split sun gear E12 with a first sun gear segment E121 and a second sun gear segment E122, which have the same effective diameter, ie gear diameter.
  • both sun gear segments E121, E122 can be functionally regarded as part of the coupling shaft V1.
  • the first sun gear segment E121 of the second planetary gear set P2 is permanently connected to the sun gear E1 1 of the first planetary gear set P1.
  • the second sun gear segment E122 of the second planetary gear set P2 is constantly connected to the rotor R1 of the first electric machine EM1.
  • the second coupling shaft V2 is operatively connected via a spur gear to the output shaft GW2.
  • Fig. 14 The embodiment shown in Fig. 14 is to be considered as an example.
  • the arrangement with axis-parallel output shaft GW2 could also be realized in a transmission G, which instead of the stepped planetary gearset PS has a simple planetary gear set P1 with a one-piece sun gear E1 1.
  • the in Fig. 14 shown training with stepped planetary gear PS is only to shorten the translation of the reverse gear GR.
  • the second electric machine EM2 is only optional.
  • Fig. 15 shows a transmission G according to a ninth embodiment of the invention, wherein a third electric machine EM3 is provided, which has a rotationally fixed stator S3 and a rotatable rotor R3.
  • the rotor R3 of the third electric machine EM2 is permanently connected to the web E22 of the second planetary gear set P2.
  • the third electric machine EM3 improves the functional variability of the transmission G, since it provides an additional degree of freedom.
  • the fourth switching element 03 is merely optional.
  • Fig. 16 shows a transmission G according to a tenth embodiment of the invention, wherein the rotor R1 of the first electric machine EM1 is alternately connectable to the first coupling shaft V1 or the web E22 of the second planetary gear set P2.
  • additional switching elements 05, 06 are provided, which produce a shutterable connection between the rotor R1 and the first coupling shaft V1, and the web E22 of the second planetary gear set P2.
  • Fig. 17 shows schematically a drive train of a motor vehicle.
  • the drive train has an internal combustion engine VKM, which is connected via a torsional vibration damper TS to the input shaft GW1 of the transmission G.
  • the output shaft GW2 is drive-connected with an axle drive AG. Starting from the axle drive AG, the power applied to the output shaft GW2 is distributed to wheels DW of the motor vehicle.
  • electric power is supplied to the stator S1 via an inverter, not shown.
  • the stator S1 supplies electrical power to the inverter.
  • the inverter converts the DC voltage of an energy storage, not shown, into an AC voltage suitable for the first electric machine EM1, and vice versa.
  • the transmission G is shown according to the first embodiment. This is only an example. Of the Hybrid powertrain could be constructed with any embodiment of the transmission G.
  • FIG. 18 shows a method sequence of the transmission G for changing over from the electrical operating mode E1 to the fourth forward gear G4 during the drive of the motor vehicle.
  • a first method step ST1 the internal combustion engine VKM is brought to a starting rotational speed by means of the second electric machine EM2 or by at least partial closing of the seventh switching element 12 and then started.
  • the first switching element 14 and the third switching element 04 are operated in a slip control.
  • the rotational speed of the output shaft GW2 remains substantially constant, resulting in only small changes in the rotational speed, for example in the range of plus / minus 25 revolutions per minute.
  • the rotational speed of the first coupling shaft V1 is substantially reduced so that only a low rotational speed results on the first coupling shaft V1, for example plus / minus 25 revolutions per minute.
  • the first switching element 14 is completely closed.
  • Fig. 19 shows a non-inventive transmission G '.
  • the rotor R1 of the first electric machine EM1 is connected to the web E22 of the second planetary gear set P2.
  • the first coupling shaft V1 is rotatably fixable via the fourth switching element 03.
  • the support of the web E22 of the second planetary gear P2 is therefore carried out by means of the first electric machine EM1, wherein the rotor R1 assumes no or only a low rotational speed.
  • the transmissions G ', G “shown in FIG. 19 and FIG. 20 also enable an electric drive mode in which the fourth shift element 03 is closed and all other switching elements are closed.
  • the second electrodynamic operating mode EDA2 is not possible in these transmissions G ', G ", since the first switching element 14 and the rotor R1 of the first electric machine EM1 are located on the same shaft 4.
  • the fourth switching element 03 is in the transmissions G', G "preferably designed as a non-positive switching element.

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Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (GW1), einer Abtriebswelle (GW2), einem ersten Planetenradsatz (P1), einem zweiten Planetenradsatz (P2), und zumindest einem ersten Schaltelement (14), einem zweiten Schaltelement (15) und einem dritten Schaltelement (04), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1, P2) als Minus-Radsätze ausgebildet sind, wobei ein Sonnenrad (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem Sonnenrad (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist und derart Bestandteil einer ersten Koppelwelle (V1) ist, wobei ein Steg (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem Hohlrad (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist und derart Bestandteil einer zweiten Koppelwelle (V2) ist, wobei die Eingangswelle (GW1) über das zweite Schaltelement (15) mit einem Hohlrad (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (GW2) an die zweite Koppelwelle (V2) unmittelbar angebunden ist, wobei der Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) durch Schließen des dritten Schaltelements (04) drehfest festsetzbar ist, wobei die Eingangswelle (GW1) über das erste Schaltelement (14) mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, wobei das Getriebe (G) eine erste elektrische Maschine (EM1) mit einem drehfesten Stator (S1) und einem drehbaren Rotor (R1) aufweist, wobei der Rotor (R1) mit der ersten Koppelwelle (V1) entweder ständig oder schaltbar verbunden ist, wobei das erste und dritte Schaltelement (14, 04) als lastschaltbare Schaltelemente ausgebildet sind, welche im geschlossenen Zustand eine kraftschlüssige Verbindung herstellen, und wobei das zweite Schaltelement (15) als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, insbesondere als ein Klauen-Schaltelement.

Description

GETRIEBE FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG, ANTRIEBSSTRANG UND VERFAHREN ZU DESSEN BETRIEB
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Eingangswelle, einer Abtriebswelle, zwei Planetenradsätzen und zumindest drei Schaltelemente. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Antriebsstranges.
Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter weise anzupassen.
Aus Fig. 4 der Veröffentlichung von Numazawa, A., Kubo, S., Shindo, Y., und Moro- to, S., "Toyota Four-Speed Automatic Transmission with Overdrive," SAE Technical Paper 780097, 1978 geht ein Automatikgetriebe hervor, welches eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle und einen ersten und zweiten Planetenradsatz aufweist. Erster und zweite Planetenradsatz bilden zusammen einen sogenannten Simpson-Radsatz. Dazu sind die Sonnenräder der beiden Planetenradsätze ständig verbunden, und bilden derart eine erste Koppelwelle. Der Steg des ersten Planetenradsatzes ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden, wodurch eine zweite Koppelwelle gebildet wird. Die Eingangswelle ist über ein Schaltelement mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Die Abtriebswelle ist mit der zweiten Koppelwelle ständig verbunden. Der Steg des zweiten Planetenradsatzes ist über ein weiteres Schaltelement drehfest festsetzbar. Zusammen mit einem Vorschaltrad- satz wird derart ein Automatikgetriebe mit vier Vorwärtsgängen gebildet.
Die noch unveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2013 225 208.0 der Anmelderin beschreibt in Fig. 6 ein Getriebe mit einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz, welche als Simpson-Radsatz ausgebildet sind. Dazu sind die Sonnenräder der beiden Planetenradsätze ständig verbunden, und bilden derart eine erste Koppelwelle. Der Steg des ersten Planetenradsatzes ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden, wodurch eine zweite Koppelwelle gebildet wird. Eine Eingangswelle ist über ein erstes Schaltelement mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes und über ein zweites Schaltelement mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Eine Abtriebswelle ist mit der zweiten Koppelwelle ständig verbunden. Der Steg des zweiten Planetenradsatzes ist über ein drittes Schaltelement drehfest festsetzbar. Das Getriebe weist ferner eine elektrische Maschine mit einem drehbaren Rotor und einem drehfesten Stator auf, wobei der Rotor mit einem Sonnenrad eines zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden ist, und Steg und Hohlrad des zusätzlichen Planetenradsatzes mit zwei Wellen des Simpson- Radsatzes verbunden sind. Das Getriebe weist insgesamt vier Vorwärtsgänge zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle auf.
Beide oben genannten Getriebe weisen insgesamt drei Planetenradsätze auf, und erfordern somit einen hohen Bauaufwand und einen geeignet großen Bauraum. Zudem verschlechtert der zusätzliche Planetenradsatz den Wirkungsgrad des Getriebes. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit zumindest vier Vorwärtsgängen bereitzustellen, welches sich durch einen einfachen Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet, sowie durch geschickte Anbin- dung einer elektrischen Maschine eine hohe Funktionalität aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfahren zum Betrieb eines solchen Getriebes in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 . Die weitere Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 23. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Das Getriebe weist eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten und zweiten Planetenradsatz und zumindest drei Schaltelemente auf. Vorzugsweise ist sowohl der erste als auch der zweite Planetenradsatz als Minus-Radsatz ausgebildet. 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. Ein Minus-Radsatz bezeichnet 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. 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.
Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden, und ist damit Bestandteil einer ersten Koppelwelle. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes ist mit einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden, und ist damit Bestand einer zweiten Koppelwelle. Erster und zweiter Planetenradsatz bilden folglich einen sogenannten Simpson-Radsatz. Die Eingangswelle ist über das zweite Schaltelement mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Die Abtriebswelle ist an die zweite Koppelwelle unmittelbar angebunden, wobei darunter entweder eine ständige drehfeste Verbindung oder eine unmittelbar Anbindung über einen Stirnradsatz zu verstehen ist. Ein Steg des zweiten Planetenradsatzes ist durch Schließen des dritten Schaltelements drehfest festsetzbar, indem der Steg über das dritte Schaltelement mit einem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden wird. Das dritte Schaltelement wirkt somit als Bremse.
Erfindungsgemäß ist die Eingangswelle über das erste Schaltelement mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Zudem weist das Getriebe eine erste elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor auf, wobei der Rotor mit der ersten Koppelwelle entweder ständig oder schaltbar verbun- den ist. Das erste und dritte Schaltelement sind lastschaltbar, und stellen im geschlossenen Zustand eine kraftschlüssige Verbindung her. Insbesondere sind das erste und dritte Schaltelement als schlupfregelbare Lamellen-Schaltelemente ausgebildet. Das zweite Schaltelement ist als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, insbesondere als Klauen-Schaltelement.
Durch das erste Schaltelement wird auf einfache Weise ein zusätzlicher Vorwärtsgang ermöglicht, sodass das Getriebe insgesamt vier Vorwärtsgänge aufweist. Durch die Ausbildung des zweiten Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert. Denn formschlüssige Schaltelemente zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus, wodurch die Reibungsverluste des Getriebes deutlich reduzierbar sind. Die Anbindung der ersten elektrischen Maschine an die erste Koppelwelle ermöglicht zusätzliche Funktionen, beispielweise die Unterstützung von Schaltvorgängen oder einen leistungsverzweigten Betrieb mit Drehmomentverteilung zwischen Eingangswelle und erster Koppelwelle. Dies alles resultiert, zusammen mit der Wahl des Simpson-Radsatzes in einem Getriebe mit einfachem Aufbau, gutem Gesamtwirkungsgrad und hoher Funktionalität.
Vorzugsweise weist das Getriebe ein viertes Schaltelement auf, welches als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Durch Schließen des vierten Schaltelements wird die erste Koppelwelle drehfest festgesetzt, indem die erste Koppelwelle mit dem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden wird. Dadurch kann der Energiebedarf des Getriebes in all denen Betriebspunkten des Getriebes verringert werden, bei dem die erste Koppelwelle durch die elektrische Maschine abgestützt werden müsste. Da der Rotor der ersten elektrischen Maschine ständig mit der ersten Koppelwelle verbunden ist, kann durch entsprechende Steuerung der ersten elektrischen Maschine das vierte Schaltelement auf einfache Weise lastfrei gestellt werden. Dadurch wird das Öffnen und Schließen des vierten Schaltelements vereinfacht, wodurch das vierte Schaltelement als formschlüssiges Klauen-Schaltelement ausgebildet werden kann. Durch selektives Betätigen des ersten, zweiten, dritten und gegebenenfalls vierten Schaltelements sind vier Vorwärtsgänge zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle vorzugsweise automatisiert schaltbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements oder durch Abstützung der ersten Koppelwelle mittels der ersten elektrischen Maschine gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des ersten Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements oder durch AbStützung der ersten Koppelwelle mittels der ersten elektrischen Maschine gebildet. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzungen der zwei Planetenradsätze, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Vorwärtsgänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Dies vereinfacht den
Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer zwischen benachbarten Vorwärtsgängen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe ein fünftes Schaltelement auf, welches dazu eingerichtet ist eine schaltbare Verbindung zwischen der Eingangswelle und dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes herzustellen. Das fünfte Schaltelement ist dazu als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, insbesondere als Klauen-Schaltelement. Durch Schließen des fünften Schaltelements und des dritten Schaltelements ergibt sich ein Rückwärtsgang zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle. Dieses fünfte Schaltelement ist für das Getriebe jedoch als optional anzusehen, da ein Rückwärtsgang auch durch Betrieb der ersten elektrischen Maschine möglich ist. Durch eine Fehlfunktion oder mangelnder Verfügbarkeit der elektrischen Maschine, einer Leistungselektronik oder eines Energiespeicher kann jedoch der Fall eintreten, dass ein derartiger elektrischer Rückwärtsgang nicht zur Verfügung steht. Durch das fünfte Schaltelement wird in diesen Fällen ein mechanischer Rückwärtsgang des Getriebes ermöglicht. Die Ausbildung des fünften Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement verbessert den Wirkungsgrad des Getriebes. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Getriebes im Antriebs- sträng eines Kraftfahrzeugs wesentlich, da das fünfte Schaltelement dabei überwiegend geöffnet ist.
Vorzugsweise weist der erste Planetenradsatz ein geteiltes Sonnenrad mit einem ersten Sonnenrad-Segment und einem zweiten Sonnenrad-Segment auf. Das erste Sonnenrad-Segment ist über das fünfte Schaltelement mit der Eingangswelle verbindbar, und das zweite Sonnenrad-Segment ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Funktional betrachtet entsteht durch eine derartige Teilung ein dritter Planetenradsatz. Sind die Wirkdurchmesser der beiden Sonnenrad-Segmente ident, so weisen die Sonnenräder des ersten und dritten Planetenradsatzes die gleichen kinematischen Verhältnisse auf. Daher kann wird in diesem Fall auf die Bezeichnung .dritter Planetenradsatz' verzichtet. Durch die Auftrennung des Sonnenrads in zwei Segmente kann eine Verbindung zwischen dem Steg des ersten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle hergestellt werden, welche zwischen den beiden Sonnenrad-Segmenten verläuft. Dies ermöglicht eine koaxiale Anordnung der Eingangswelle und der Abtriebswelle.
Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz als Stufen-Planetenradsatz ausgebildet, dessen Planetenräder zwei unterschiedliche Wirkdurchmesser aufweisen. Der Wirkdurchmesser des ersten Sonnenrad-Segments des Stufen- Planetenradsatzes ist dabei kleiner als der der Wirkdurchmesser des zweiten Sonnenrad-Segments des Stufen-Planetenradsatzes. Das erste Sonnenrad-Segment kämmt demnach mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder, und das zweite Sonnenrad-Segment kämmt mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes kämmt vorzugsweise mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder. Funktional betrachtet wird der erste Planetenradsatz daher durch das zweite Sonnenrad-Segment, dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder, dem Steg und durch das Hohlrad gebildet, während das erste Sonnenrad-Segment, der größere Wirkdurchmesser der Planetenräder, der Steg und das Hohlrad einen zusätzlichen Planetenradsatz mit anderer Standgetriebeübersetzung bilden. Eine derartige Ausbildung des ersten Planetenradsatzes als Stufen-Planetenradsatz führt zu einer Verkürzung der Rückwärtsgang-Übersetzung. Dadurch wird bei Anwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs das Rückwärts-Anfahren insbesondere gegen eine Steigung erleichtert.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Stufen-Planetenradsatz ein zusätzliches Hohlrad auf, welches mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder des Stufen-Planetenradsatzes kämmt. Dementsprechend kämmt das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder des Stufenplanetenradsatzes. Das zusätzliche Hohlrad ist über ein sechstes Schaltelement mit der Eingangswelle verbindbar. Dadurch kann auf einfache Weise zumindest ein zusätzlicher Vorwärtsgang gebildet werden.
Vorzugsweise ist das sechste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, insbesondere als Klauen-Schaltelement. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Getriebes in all jenen Betriebszuständen verbessert, in denen das sechste Schaltelement geöffnet ist.
Vorzugsweise ist das sechste Schaltelement im ersten bis vierten Vorwärtsgang geöffnet. In einem fünften Vorwärtsgang sind das sechste Schaltelement und das dritte Schaltelement geschlossen. In diesem fünften Vorwärtsgang weist das Getriebe eine besonders kurze Übersetzung zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle auf, welche kürzer ist als die Übersetzung im ersten Vorwärtsgang. Dadurch erhält das Getriebe auf einfache Weise einen Kriechgang.
Vorzugsweise sind das erste, zweite und dritte Schaltelement räumlich zwischen einer Anschluss-Schnittstelle der Eingangswelle und dem ersten Planetenradsatz angeordnet, wobei die Schaltelemente ausgehend von der Anschluss-Schnittstelle der Eingangswelle in folgender axialer Reihenfolge angeordnet sind: drittes Schaltelement, erstes Schaltelement, zweites Schaltelement. Durch diese Anordnung sind das erste bis dritte Schaltelement von einer einzigen Gehäusewandung aus betätigbar.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes sind die Eingangswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der erste Planetenradsatz ein geteiltes Sonnen- rad aufweist, bzw. der erste Planetenradsatz Bestandteil des Stufenplanetenradsat- zes ist. Denn dadurch wird die Verbindung zwischen der zweiten Koppelwelle und der Abtriebswelle, welche koaxial zur Eingangswelle sein soll, erst ermöglicht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes weist der zweite Planetenradsatz ein geteiltes Sonnenrad mit einem ersten Sonnenrad- Segment und einem zweiten Sonnenrad-Segment auf, welche den gleichen Wirkdurchmesser aufweisen. Durch den gleichen Wirkdurchmesser weisen die beiden Sonnenrad-Segmente des zweiten Planetenradsatzes die gleichen kinematischen Verhältnisse auf. Daher sind beide Sonnenrad-Segmente des zweiten Planetenradsatzes als Bestandteil der ersten Koppelwelle anzusehen. Das erste Sonnenrad- Segment des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden. Das zweite Sonnenrad-Segment des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden, bzw. verbindbar. Zwischen den beiden Sonnenrad-Segmenten des zweiten Planetenradsatzes führt eine Verbindung zwischen dem ersten Schaltelement und dem Steg des zweiten Planetenradsatzes. Dadurch wird eine Anordnung ermöglicht, in der die Abtriebswelle achsparallel zur Eingangswelle ist. Dazu ist ein erstes Stirnrad mit der zweiten Koppelwelle ständig verbunden, wobei das erste Stirnrad mit einem zweiten Stirnrad kämmt, welches koaxial zur Abtriebswelle ist und mit der Abtriebswelle ständig verbunden ist.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe eine zweite elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor auf, wobei der Rotor mit der Eingangswelle ständig verbunden ist. Bei der Anwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs kann eine mit der Eingangswelle verbundene Verbrennungskraftmaschine während der Fahrt durch die zweite elektrische Maschine gestartet werden, ohne auf den Abtrieb rückzuwirken. Dies verbessert den Komfort des Kraftfahrzeugs. Alternativ dazu kann das Getriebe ein siebentes Schaltelement aufweisen, durch welches eine schaltbare Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle bereitgestellt wird. Dadurch kann eine mit der Eingangswelle verbundene Verbrennungskraftmaschine während der Fahrt durch den Abtrieb angeschleppt werden. Vorzugsweise ist das siebente Schaltelement ein lastschaltfähiges Schaltelement, insbesondere eine Lamellenkupplung, welche eine gute Schlupfregelfähigkeit aufweist.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung weist das Getriebe eine dritte elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor auf. Der Rotor der dritten elektrischen Maschine ist dabei mit dem Steg des zweiten Planetenradsatz entweder ständig oder schaltbar verbunden. Die dritte elektrische Maschine stellt einen zusätzlichen Freiheitsgrad beim Betrieb des Getriebes zur Verfügung.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist der Rotor der ersten elektrischen Maschine wechselweise entweder mit der ersten Koppelwelle oder mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbindbar.
Das Getriebe weist vorzugsweise einen ersten elektrodynamischen Betriebsmodus auf, in dem lediglich das zweite Schaltelement geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente geöffnet sind. Dadurch ist die Eingangswelle über das geschlossene zweite Schaltelement mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine ständig verbunden, und der Steg des ersten Planetenradsatzes ist mit der Abtriebswelle ständig verbunden. Durch Variation der Drehmomente, welche am Rotor der ersten elektrischen Maschine und an der Eingangswelle wirken, kann somit das an der Abtriebswelle anliegende Drehmoment stufenlos verändert werden. Dies erweitert die Funktionalität des Getriebes.
Das Getriebe weist vorzugsweise einen zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus auf, in dem lediglich das erste Schaltelement geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente geöffnet sind. Dadurch ist die Eingangswelle über das geschlossene erste Schaltelement mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden, der Rotor der ersten elektrischen Maschine ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden, und die Abtriebswelle ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Somit kann auch im zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus durch Variation der Drehmomente, welche am Rotor der ersten elektrischen Maschine und an der Eingangswelle wirken, das an der Abtriebswelle anliegende Drehmoment stufenlos verändert werden.
Durch die unterschiedliche Anbindung eignet sich der zweite elektrodynamische Betriebsmodus für lange Übersetzungen zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle, während der erste elektrodynamische Betriebsmodus besonders für kurze Übersetzungen zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle geeignet ist. Bei Anwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist der erste elektrodynamische Betriebsmodus somit beispielsweise für geringe Geschwindigkeiten und für das Anfahren des Kraftfahrzeugs geeignet, während der zweite elektrodynamische Betriebsmodus für höhere Geschwindigkeiten geeignet ist.
Das Getriebe weist vorzugsweise einen elektrischen Betriebsmodus auf, in dem das dritte Schaltelement geschlossen und alle weiteren Schaltelemente geöffnet sind. In diesem elektrischen Betriebsmodus weist das Getriebe einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, da sich lediglich der zweite Planetenradsatz im Leistungsfluss befindet. Zudem sind die Eingangswelle und alle damit verbundenen Elemente von der Abtriebswelle entkoppelt, wodurch allfällige Schleppverluste verringert werden.
Vorzugsweise sind sämtliche Schaltelemente mittels eines geschlossenen Hydrauliksystems betätigbar. Das geschlossene Hydrauliksystem weist dazu einen Druckspeicher auf, der als primäre Druckversorgung dient. Unterschreit der Druck im Druckspeicher einen Grenzwert, so wird der Druck im Druckspeicher durch eine vorzugsweise elektrisch angetriebene Pumpe angehoben. Dies reduziert den Leistungsbedarf des Hydrauliksystems, und verbessert so den Wirkungsgrad des Getriebes. Alternativ dazu kann die Betätigung der Schaltelemente auch mittels eines herkömmlichen offenen Hydrauliksystems erfolgen, bei dem die Pumpe ständig Hydraulikfluid fördert. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Betätigung der Schaltelemente auch mittels eines elektromechanischen Betätigungssystems erfolgen. Dies verbessert den Wirkungsgrad des Getriebes sowie dessen Bauaufwand nochmals erheblich. Vorzugsweise sind das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement durch einen einzigen Aktuator betätigbar. Denn im Betrieb des Getriebes sind das zweite und fünfte Schaltelement zu keinem Zeitpunkt gemeinsam geschlossen. Besonders durch die Ausbildung als formschlüssige Klauen-Schaltelemente eignen sich das zweite und fünfte Schaltelement für eine derartige gemeinsame Betätigung, indem ein Aktuator durch Bewegen eines Schaltelementglieds in eine erste Richtung das zweite Schaltelement einlegt, und durch Bewegen des Schaltelementglieds in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, das fünfte Schaltelement einlegt. In einer Zwischenstellung des Schaltelementglieds befinden sich das zweite und fünfte Schaltelement im geöffneten Zustand. Eine geeignete Rastvorrichtung hält das Schaltelementglied in dieser Zwischenstellung, wodurch der Energiebedarf des Getriebes sinkt. Durch die gemeinsame Betätigungseinrichtung des zweiten und fünften Schaltelements wird der Bauaufwand des Getriebes reduziert.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Eingangswelle des Getriebes drehelastisch verbunden ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkverbunden, welches das Drehmoment auf Räder des Kraftfahrzeugs verteilt. Der Antriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. Im elektrischen Betriebsmodus wird das Kraftfahrzeug allein von der ersten elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug allein von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Im ersten und zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus wird das Kraftfahrzeug durch Zusammenwirken der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.
Während des elektrischen Fahrbetriebs, in dem das Kraftfahrzeug mittels der ersten elektrischen Maschine allein angetrieben wird, ist die Verbrennungskraftmaschine üblicherweise stillgesetzt. Soll aus diesem elektrischen Betriebsmodus heraus in den vierten Vorwärtsgang gewechselt werden, so werden die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Verbrennungskraftmaschine mittels der zweiten elektrischen Maschine auf eine Startdrehzahl gebracht, und anschließend gestartet. Weist das Getriebe statt der zweiten elektrischen Maschine das siebente Schaltelement auf, so wird die Verbrennungskraftmaschine durch teilweises Schließen des siebenten Schaltelements auf die Startdrehzahl gebracht. Ist die Startdrehzahl erreicht, so wird das siebente Schaltelement geöffnet, sodass der Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine nicht auf den Abtrieb wirkt. In einem zweiten Verfahrensschritt werden das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement in einer Schlupfregelung derart betrieben, dass die Drehzahl der Abtriebswelle im Wesentlichen konstant bleibt, wobei eine Toleranz von plus/minus 50 Umdrehungen pro Minute berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird dabei das dritte Schaltelement schlupfend geöffnet und gleichzeitig das erste Schaltelement in den Schlupf betrieb überführt und darin gehalten. Parallel dazu wird durch Regelung der elektrischen Maschine die Drehzahl der ersten Koppelwelle im Wesentlichen auf Null reduziert, wobei ebenso eine Toleranz von plus/minus 50 Umdrehungen pro Minute berücksichtigt wird. Durch die parallel ablaufende Schlupfregelung und Drehzahlregelung der ersten elektrischen Maschine wird das Einlegen des vierten Vorwärtsganges vorbereitet, ohne auf den Abtrieb rückzuwirken. In einem dritten Verfahrensschritt wird das erste Schaltelement vollständig geschlossen. Somit ist der vierte Vorwärtsgang eingelegt. Weist das Getriebe das vierte Schaltelement auf, so wird auch das vierte Schaltelement geschlossen.
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.
Zwei Elemente werden als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine durch ein Schaltelement lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl. 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Getriebes entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung des Getriebes entsprechend dem dritten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 6a zeigt ein Schaltschema des Getriebes, welches das vierte Schaltelement nicht umfasst.
Fig. 6b zeigt ein Schaltschema des Getriebes, welches das vierte Schaltelement umfasst.
Fig. 6c zeigt ein Schaltschema des Getriebes, welches das fünfte Schaltelement umfasst. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt eine Schnittdarstellung des Getriebes entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt ein Schaltschema des Getriebes gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. zeigt eine Schnittdarstellung des Getriebes entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines siebenten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. zeigt einen Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug. Fig. 18 zeigt einen Verfahrensablauf zum Wechsel ausgehend von einem elektrischen Betriebsmodus in einen Vorwärtsgang während der Fahrt des Kraftfahrzeugs.
Fig. 19 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Getriebe.
Fig. 20 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Getriebe.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist eine Eingangswelle GW1 , eine Abtriebswelle GW2, einen ersten Planetenradsatz P1 und einen zweiten Planetenradsatz P2 auf. Erster und zweiter Planetenradsatz P1 , P2 sind als Minus-Radsätze ausgebildet, und weisen je ein Sonnenrad E1 1 , E12, einen Steg E21 , E22 und ein Hohlrad E31 , E32 auf. Das Sonnenrad E1 1 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Sonnenrad E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden, wodurch eine erste Koppelung V1 zwischen den beiden Planetenradsätzen P1 , P2 gebildet wird. Der Steg E21 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Hohlrad E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden, wodurch eine zweite Koppelung V2 gebildet wird. Erster und zweite Planetenradsatz P1 , P2 bilden somit einen sogenannten Simpson-Radsatz. Die Eingangswelle GW1 ist über ein erstes Schaltelement 14 mit dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2, und über ein zweites Schaltelement 15 mit dem Hohlrad E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindbar. Die Abtriebswelle GW2 ist ständig mit der zweiten Koppelwelle V2 verbunden. Der Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist über ein drittes Schaltelement 04 drehfest festsetzbar, indem der Steg E22 über das dritte Schaltelement 04 mit einem Gehäuse GG oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbindbar ist. Die Eingangswelle GW1 ist koaxial zur Abtriebswelle GW2 angeordnet.
Die gewählte Darstellung der Schaltelemente 14, 15, 04 ist lediglich schematisch anzusehen, und soll keinen Rückschluss auf die Bauart der Schaltelemente geben. Das zweite Schaltelement 15 ist als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, insbesondere als Klauen-Schaltelement. Das erste und dritte Schaltelement 14, 04 ist je als ein kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet, beispielsweise als Lamellen- Schaltelement.
Das Getriebe G weist ferner eine erste elektrische Maschine EM1 auf, welche einen drehfesten Stator S1 und einen drehbaren Rotor R1 umfasst. Die elektrische Maschine EM1 ist dazu eingerichtet sowohl motorisch als auch generatorisch zu wirken. Der Rotor R1 ist mit der ersten Koppelwelle V1 ständig drehfest verbunden.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes G entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G ist im Wesentlichen symmetrisch um die Achse der Eingangswelle GW1 aufgebaut. Daher ist nur eine Hälfte der Schnittansicht dargestellt. In Fig. 2 ist gut zu erkennen, dass das erste und das dritte Schaltelement 14, 04 als kraftschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind, welche durch Federeinrichtungen im geöffneten Zustand gehalten werden, und durch Verschiebung von Betätigungskolben hydraulisch in den geschlossenen Zustand überführbar sind. Das zweite Schaltelement 15 ist als Klauen-Schaltelement ausgebildet, und wird durch axiale Verschiebung eines Mitnehmers betätigt, welcher durch die als Hohlwelle ausgeführte Eingangswelle GW1 hindurchgreift.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe G ein viertes Schaltelement 03 auf, welches dazu eingerichtet ist die erste Koppelwelle V1 schaltbar drehfest festzusetzen. Das vierte Schaltelement 03 ist als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, insbesondere als Klauen-Schaltelement.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist der erste Planetenradsatz P1 zwei voneinander getrennte Sonnenrad- Segmente E1 1 1 , E1 12 auf, welche den gleichen Wirkdurchmesser aufweisen. Durch die gleichen Wirkdurchmesser sind die kinematischen Verhältnisse der beiden Sonnenrad-Segmente E1 1 1 , E1 12 ident. Daher können beide Sonnenrad-Segmente E1 1 1 , E1 12 funktional als das Sonnenrad E1 1 des ersten Planetenradsatzes P1 be- trachtet werden. Das erste Sonnenrad-Segment E1 1 1 ist über ein fünftes Schaltele- ment 16 mit der Eingangswelle GW1 verbindbar. Die Verbindung zwischen der Abtriebswelle GW2 und der zweiten Koppelwelle V2 verläuft dabei zwischen den beiden Sonnenrad-Segmenten E1 1 1 , E1 12 des ersten Planetenradsatzes P1 hindurch.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes G entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel. Darin ist das geteilte Sonnenrad E1 1 mit den Sonnenrad-Segmenten E1 1 1 , E1 12 gut zu erkennen. Die Anbindung des Stegs E21 des ersten Planetenradsatzes P1 an die Abtriebswelle GW2 ist in der dargestellten Schnittebene nicht dargestellt. Das fünfte Schaltelement 16 ist als Klauen-Schaltelement ausgebildet. Das fünfte Schaltelement 16 und das zweite Schaltelement 15 sind vom gleichen Mitnehmer betätigbar, welcher abschnittsweise durch die als Hohlwelle ausgebildete Eingangswelle GW1 hindurchführt.
Fig. 6a zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Zeilen des Schaltschemas sind vier Vorwärtsgänge G1 bis G4, zwei elektrodynamische Betriebsmodi EDA1 , EDA2 und ein elektrischer Betriebsmodus E1 angeführt. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X dargestellt, welche der Schaltelemente 04, 14, 15 in welchem Vorwärtsgang G1 bis G4, bzw. Betriebsmodus EDA1 , EDA2 und E1 geschlossen sind. Zusätzlich ist eine Spalte vorgesehen, in der die Funktion der ersten elektrischen Maschine EM1 dargestellt ist. Dabei ist durch ein ,+' dargestellt, wenn die erste elektrische Maschine EM1 in einem motorischen Betriebspunkt betrieben wird. Durch ein ,-' wird ein Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 in einem generatorischen Betriebspunkt dargestellt. Durch ein ,χ' wird ein Abstützbetrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 dargestellt, bei dem der Rotor R1 keine oder nur eine geringe Drehzahl annehmen soll. Durch ein ,+/-' ist ein Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 dargestellt, bei dem je nach Anforderung ein generatorischer oder ein motorischer Betriebspunkt gewählt wird. Dies ist beispielsweise im elektrischen Betriebsmodus E1 der Fall. Durch ein ,ο' ist ein optionaler Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 dargestellt, wobei sowohl motorische als auch generatorische Betriebspunkte möglich sind. Fig. 6b zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das vierte Schaltelement 03 umfasst. Durch Schließen des vierten Schaltelements 03 wird die erste Koppelwelle V1 drehfest festgesetzt. Die erste elektrische Maschine EM1 ist daher im zweiten und vierten Vorwärtsgang G2, G4 des Getriebes G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels inaktiv.
Fig. 6c zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das fünfte Schaltelement 16 umfasst. Dadurch erhält das Getriebe einen Rückwärtsgang GR, bei dem die Drehrichtung zwischen der Eingangswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 umgekehrt wird.
Durch eine beispielhaft gewählte Standgetriebeübersetzung des ersten Planetenradsatzes P1 in der Höhe von -1 ,70 und des zweiten Planetenradsatzes P2 in der Höhe von -2,00 wird eine gute Gangabstufung sowie eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug ausreichende Spreizung erzielt. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die angeführten Standgetriebeübersetzungen lediglich beispielhaft sind, und den Erfindungsgegenstand in keiner Weise auf diese Werte einschränken.
Der erste Vorwärtsgang G1 ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements 15 und des dritten Schaltelements 04. Der zweite Vorwärtsgang G2 ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements 15 und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements 03 oder durch Abstützung der ersten Koppelwelle V1 mittels der ersten elektrischen Maschine EM1 . Der dritte Vorwärtsgang G3 ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements 14 und des zweiten Schaltelements 15. Der vierte Vorwärtsgang G4 ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements 14 und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements 03 oder durch Abstützung der ersten Koppelwelle V1 mittels der ersten elektrischen Maschine EM1 .
In einem ersten elektrodynamischen Betriebsmodus EDA1 ist das zweite Schaltelement 15 geschlossen und alle weiteren Schaltelemente sind geöffnet. Dadurch ist das an der Abtriebswelle GW2 anliegende Drehmoment durch Variation des an der Eingangswelle GW1 anliegenden Drehmoments und des am Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar. In einem zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus EDA2 ist das erste Schaltelement 14 geschlossen, und alle weiteren Schaltelemente sind geöffnet. Dadurch ist das an der Abtriebswelle GW2 anliegende Drehmoment durch Variation des an der Eingangswelle GW1 anliegenden Drehmoments und des am Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar. Im ersten elektrodynamischen Betriebsmodus EDA1 wird die erste elektrische Maschine EM1 generatorisch betrieben. Im zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus EDA2 wird die erste elektrische Maschine EM1 motorisch betrieben.
Im elektrischen Betriebsmodus E1 ist das dritte Schaltelement 04 geschlossen, und alle weiteren Schaltelemente 14, 15; 03; 16; 17; 12 sind geöffnet. Dadurch ist das an der Abtriebswelle GW2 anliegende Drehmoment durch Variation des am Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar.
Fig. 7 zeigt ein Getriebe G gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Getriebe G einen Stufen-Planetenradsatz PS aufweist. Bei rein funktionaler Betrachtung besteht ein Stufen-Planetenradsatz aus zwei Einzelplanetenradsätzen welche einen gemeinsamen Steg und gemeinsame Planetenräder aufweisen, wobei die Planetenräder zwei unterschiedlich große Wirkdurchmesser, also Verzahnungsdurchmesser aufweisen. Im gegebenen Fall weist der Stufen-Planetenradsatz PS ein erstes Sonnenrad-Segment E1 1 V und ein zweites Sonnenrad-Segment E1 12' auf. Das erste Sonnenrad-Segment E1 1 V kämmt mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder. Das zweite Sonnenrad-Segment E1 12' kämmt mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder. Das einzige Hohlrad E31 kämmt mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder. In einer funktionalen Betrachtungsweise ist der erste Planetenradsatz P1 Bestandteil des Stufen- Planetenradsatzes PS, und wird durch das Hohlrad E31 , den Steg E21 und das zweite Sonnenrad-Segment E1 12' gebildet. Durch den Stufen-Planetenradsatz PS wird die Übersetzung des Rückwärtsgangs GR verkürzt, indem die Standgetriebe- Übersetzung zwischen Hohlrad 31 , Steg E21 und erstem Sonnenrad-Segment E1 1 1 ' auf beispielsweise -2,60 erhöht wird.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes G entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel. Darin ist die Ausbildung des ersten Planetenradsatzes P1 als Bestandteil des Stufen-Planetenradsatzes PS gut zu erkennen.
Fig. 9 zeigt ein Getriebe G gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Stufenplanetenradsatz PS ein zusätzliches Hohlrad E312 aufweist, welches mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder des Stufenplanetenrad- satzes PS kämmt. Das zusätzliche Hohlrad E312 ist über ein sechstes Schaltelement 17 mit der Eingangswelle GW1 verbindbar. Dadurch wird die Anzahl der Vorwärtsgänge des Getriebes G vergrößert, indem durch Schließen des dritten Schaltelements 04 und des sechsten Schaltelements 17 ein fünfter Vorwärtsgang G5 mit besonders kurzer Übersetzung realisiert wird. In allen übrigen Vorwärtsgängen G1 -G4, bzw. Betriebsmodi EDA1 , EDA2, E1 ist das sechste Schaltelement 17 geöffnet. Fig. 10 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 1 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes G gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Das sechste Schaltelement 16 ist als Klauen-Schaltelement ausgebildet, und wird durch den gleichen Mitnehmer betätigt wie das zweite und das fünfte
Schaltelement 15, 16.
Fig. 12 zeigt ein Getriebe G gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Getriebe G eine zweite elektrische Maschine EM2 aufweist. Die zweite elektrische Maschine EM2 umfasst einen drehfesten Stator S2 und einen drehbaren Rotor R2. Der Rotor R2 ist ständig mit der Eingangswelle GW1 verbunden. Ist das Getriebe G Bestandteil des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, so kann durch die zweite elektrische Maschine EM2 eine mit der Eingangswelle GW1 drehfest oder drehelastisch verbundene Verbrennungskraftmaschine VKM auf eine Startdrehzahl gebracht werden. Fig. 13 zeigt ein Getriebe G gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches alternativ zum sechsten Ausführungsbeispiel anzusehen ist. Das Getriebe G gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel weist anstatt der zweiten elektrischen Maschine EM2 ein siebentes Schaltelement 12 auf, welches dazu eingerichtet ist die Eingangswelle GW1 mit der Abtriebswelle GW2 schaltbar zu verbinden. Das siebente Schaltelement 12 ist dabei als ein lastschaltbares, kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet, beispielsweise als Lamellenkupplung. Ist das Getriebe G Bestandteil des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, so kann durch zumindest teilweises Schließen des siebenten Schaltelements 12 eine mit der Eingangswelle GW1 drehfest oder drehelastisch verbundene Verbrennungskraftmaschine VKM auf eine Startdrehzahl gebracht werden, indem die Eingangswelle GW1 mit an der Abtriebswelle GW2 anliegender Leistung angetrieben wird.
Fig. 14 zeigt ein Getriebe G gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Abtriebswelle GW2 nicht koaxial, sondern achsparallel zur Eingangswelle GW1 angeordnet ist. Dazu weist der zweite Planetenradsatz P2 ein geteiltes Sonnenrad E12 mit einem ersten Sonnenrad-Segment E121 und einem zweiten Sonnenrad-Segment E122 auf, welche den gleichen Wirkdurchmesser, also Verzahnungsdurchmesser aufweisen. Somit können beide Sonnenrad-Segmente E121 , E122 funktional als Bestandteil der Koppelwelle V1 angesehen werden. Das erste Sonnenrad-Segment E121 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit dem Sonnenrad E1 1 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig verbunden. Das zweite Sonnenrad- Segment E122 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit dem Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 ständig verbunden. Zwischen den beiden Sonnenrad- Segmenten E121 , E122 des zweiten Planetenradsatzes P2 führt die Verbindung zwischen dem ersten Schaltelement 14 und dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 hindurch. Die zweite Koppelwelle V2 ist über einen Stirnradsatz mit der Abtriebswelle GW2 wirkverbunden.
Die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform ist beispielhaft zu betrachten. Selbstverständlich könnte die Anordnung mit achsparalleler Abtriebswelle GW2 auch in einem Getriebe G verwirklicht werden, welche statt dem Stufen-Planetenradsatz PS einen einfachen Planetenradsatz P1 mit einteiligem Sonnenrad E1 1 aufweist. Die in Fig. 14 dargestellte Ausbildung mit Stufen-Planetenradsatz PS dient lediglich zur Verkürzung der Übersetzung des Rückwärtsgangs GR. Auch die zweite elektrische Maschine EM2 ist lediglich optional anzusehen.
Fig. 15 zeigt ein Getriebe G gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine dritte elektrische Maschine EM3 vorgesehen ist, welche einen drehfesten Stator S3 und einen drehbaren Rotor R3 aufweist. Der Rotor R3 der dritten elektrischen Maschine EM2 ist mit dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Durch die dritte elektrische Maschine EM3 wird die Funktionsvariabilität des Getriebes G verbessert, da sie einen zusätzlichen Freiheitsgrad zur Verfügung stellt. Das vierte Schaltelement 03 ist lediglich optional vorgesehen.
Fig. 16 zeigt ein Getriebe G gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 wechselweise mit der ersten Koppelwelle V1 oder dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindbar ist. Dazu sind zusätzliche Schaltelemente 05, 06 vorgesehen, welche eine schalbare Verbindung zwischen dem Rotor R1 und der ersten Koppelwelle V1 , bzw. dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 herstellen.
Fig. 17 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine VKM auf, die über einen Torsions- schwingungsdämpfer TS mit der Eingangswelle GW1 des Getriebes G verbunden ist. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG antriebswirkverbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 wird dem Stator S1 über einen nicht dargestellten Wechselrichter elektrische Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 führt der Stator S1 dem Wechselrichter elektrische Leistung zu. Der Wechselrichter wandelt dabei die Gleichspannung eines nicht dargestellten Energiespeichers in eine für die erste elektrische Maschine EM1 geeignete Wechselspannung, und umgekehrt. In Fig. 17 ist das Getriebe G entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Der Hybridantriebsstrang könnte mit jeder Ausführungsform des Getriebes G aufgebaut sein.
Fig. 18 zeigt einen Verfahrensablauf des Getriebes G zum Wechsel ausgehend vom elektrischen Betriebsmodus E1 in den vierten Vorwärtsgang G4 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs. In einem ersten Verfahrensschritt ST1 wird die Verbrennungskraftmaschine VKM mittels der zweiten elektrischen Maschine EM2 oder durch zumindest teilweises Schließen des siebenten Schaltelements 12 auf eine Startdrehzahl gebracht und anschließend gestartet. In einem zweiten Verfahrensschritt ST2 wird das erste Schaltelement 14 und das dritte Schaltelement 04 in einer Schlupfregelung betrieben. Dabei bleibt die Drehzahl der Abtriebswelle GW2 im Wesentlichen konstant, sodass sich nur geringe Änderungen an der Drehzahl ergeben, beispielweise im Bereich von plus/minus 25 Umdrehungen pro Minute. Durch Regelung der ersten elektrischen Maschine EM1 wird die Drehzahl der ersten Koppelwelle V1 im Wesentlichen so weit reduziert, sodass sich nur eine geringe Drehzahl an der ersten Koppelwelle V1 ergibt, beispielsweise plus/minus 25 Umdrehungen pro Minute. In einem dritten Verfahrensschritt ST3 wird das erste Schaltelement 14 vollständig geschlossen.
Fig. 19 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Getriebe G'. Im Unterschied zu dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Getriebes G ist der Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 mit dem Steg E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden. Die erste Koppelwelle V1 ist über das vierte Schaltelement 03 drehfest festsetzbar.
Fig. 20 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Getriebe G". Im Unterschied zu dem in Fig. 19 dargestellten Getriebe G' weist das Getriebe G" das dritte Schaltelement 04 nicht auf. Im ersten Vorwärtsgang G1 erfolgt die Abstützung des Stegs E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 daher mittels der ersten elektrischen Maschine EM1 , wobei der Rotor R1 keine oder nur eine geringe Drehzahl annimmt.
Die in Fig. 19 und Fig. 20 dargestellten Getriebe G', G" ermöglichen ebenso einen elektrischen Antriebsmodus, in dem das vierte Schaltelement 03 geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente geschlossen sind. Der zweite elektrodynamische Betriebsmodus EDA2 ist in diesen Getrieben G', G" nicht möglich, da sich das erste Schaltelement 14 und der Rotor R1 der ersten elektrischen Maschine EM1 auf der selben Welle befinden. Das vierte Schaltelement 03 ist in den Getrieben G', G" vorzugsweise als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet.
Bezugszeichen
G, G', G" Getriebe
GW1 Eingangswelle
GW2 Abtriebswelle
P1 Erster Planetenradsatz
P2 Zweiter Planetenradsatz
PS Stufenplanetenradsatz
E1 1 Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
E1 1 1 Erstes Sonnenrad-Segment
E1 12 Zweites Sonnenrad-Segment
E21 Steg des ersten Planetenradsatzes
E31 Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
E312 Zusätzliches Hohlrad
E12 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
E121 Erstes Sonnenrad-Segment
E122 Zweites Sonnenrad-Segment
E22 Steg des zweiten Planetenradsatzes
E32 Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
V1 Erste Koppelwelle
V2 Zweite Koppelwelle
14 Erstes Schaltelement
15 Zweites Schaltelement
04 Drittes Schaltelement
03 Viertes Schaltelement
05 Zusätzliches Schaltelement
06 Zusätzliches Schaltelement
16 Fünftes Schaltelement
17 Sechstes Schaltelement
12 Siebentes Schaltelement
EM1 Erste elektrische Maschine
R1 Rotor der ersten elektrischen Maschine
S1 Stator der ersten elektrischen Maschine EM2 Zweite elektrische Maschine
R2 Rotor der zweiten elektrischen Maschine
S2 Stator der zweiten elektrischen Maschine
EM3 Dritte elektrische Maschine
R3 Rotor der dritten elektrischen Maschine
S3 Stator der dritten elektrischen Maschine
G1 -G5 Erster bis fünfter Vorwärtsgang
GR Rückwärtsgang
EDA1 Erster elektrodynamischer Betriebsmodus
EDA2 Zweiter elektrodynamischer Betriebsmodus
E1 Elektrischer Betriebsmodus
VKM Verbrennungskraftmaschine
DW Räder
AG Achsgetriebe
TS Torsionsschwingungsdämpfer

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (GW1 ), einer Abtriebswelle (GW2), einem ersten Planetenradsatz (P1 ), einem zweiten Planetenradsatz (P2), und zumindest einem ersten Schaltelement (14), einem zweiten Schaltelement (15) und einem dritten Schaltelement (04), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1 , P2) als Minus-Radsätze ausgebildet sind, wobei ein Sonnenrad (E1 1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) mit einem Sonnenrad (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist und derart Bestandteil einer ersten Koppelwelle (V1 ) ist, wobei ein Steg (E21 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) mit einem Hohlrad (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist und derart Bestandteil einer zweiten Koppelwelle (V2) ist, wobei die Eingangswelle (GW1 ) über das zweite Schaltelement (15) mit einem Hohlrad (E31 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (GW2) an die zweite Koppelwelle (V2) unmittelbar angebunden ist, wobei der Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) durch Schließen des dritten Schaltelements (04) drehfest festsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (GW1 ) über das erste Schaltelement (14) mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, wobei das Getriebe (G) eine erste elektrische Maschine (EM1 ) mit einem drehfesten Stator (S1 ) und einem drehbaren Rotor (R1 ) aufweist, wobei der Rotor (R1 ) mit der ersten Koppelwelle (V1 ) entweder ständig oder schaltbar verbunden ist, wobei das erste und dritte Schaltelement (14, 04) als lastschaltbare Schaltelemente ausgebildet sind, welche im geschlossenen Zustand eine kraftschlüssige Verbindung herstellen, und wobei das zweite Schaltelement (15) als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, insbesondere als ein Klauen-Schaltelement.
2. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein viertes Schaltelement (03) aufweist, welches als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, insbesondere als Klauen-Schaltelement, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (03) die erste Koppelwelle (V1 ) drehfest festsetzbar ist.
3. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektive Betätigung des ersten, zweiten, dritten und ge- gebenenfalls des vierten Schaltelements (14, 15, 04; 03) vier Vorwärtsgänge (G1 , G2, G3, G4) zwischen der Eingangswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) vorzugsweise automatisiert schaltbar sind, wobei sich
- der erste Vorwärtsgang (G1 ) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) und des dritten Schaltelements (04),
- der zweite Vorwärtsgang (G2) durch Schließen des zweiten Schaltelements (15) und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements (03) oder durch Ab- stützung der ersten Koppelwelle (V1 ) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM1 ),
- der dritte Vorwärtsgang (G3) durch Schließen des ersten Schaltelements (14) und des zweiten Schaltelements (15), und
- der vierte Vorwärtsgang (G4) sich durch Schließen des ersten Schaltelements (14) und wahlweise durch Schließen des vierten Schaltelements (03) oder durch Abstützung der ersten Koppelwelle (V1 ) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) ergibt.
4. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein fünftes Schaltelement (16) aufweist, wobei die Eingangswelle (GW1 ) über das fünfte Schaltelement (16) mit dem Sonnenrad (E1 1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) verbindbar ist, wobei das fünfte Schaltelement (16) als ein formschlüssiges, insbesondere als Klauen-Schaltelement ausgebildetes Schaltelement ausgebildet ist, wobei sich durch Schließen des fünften Schaltelements (16) und des dritten Schaltelements (04) ein Rückwärtsgang (GR) zwischen der Eingangswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) ergibt.
5. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (P1 ) ein geteiltes Sonnenrad (E1 1 ) mit einem ersten Sonnenrad-Segment (E1 1 1 ) und einem zweiten Sonnenrad-Segment (E1 12) aufweist, wobei das erste Sonnenrad-Segment (E1 1 1 ) über das fünfte Schaltelement (16) mit der Eingangswelle (GW1 ) verbindbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad- Segment (E1 12) mit dem Sonnenrad (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden ist.
6. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (P1 ) als Bestandteil eines Stufen-Planetenradsatzes (PS) ausgebildet ist, dessen Planetenräder zwei unterschiedliche Wirkdurchmesser aufweisen, wobei das zweite Sonnenrad-Segment (E1 12') Bestandteil des ersten Planetenradsatzes (P1 ) ist und mit dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder kämmt, und wobei das erste Sonnenrad-Segment (E1 1 1 ') mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder kämmt.
7. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufen-Planetenradsatz (PS) ein zusätzliches Hohlrad (E312) aufweist, welches mit dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder des Stufen- Planetenradsatzes (PS) kämmt, wobei das zusätzliche Hohlrad (E312) über ein sechstes Schaltelement (17) mit der Eingangswelle (GW1 ) verbindbar ist.
8. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (17) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, insbesondere als Klauen-Schaltelement.
9. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten bis vierten Vorwärtsgang (G1 -G4) das sechste Schaltelement (17) geöffnet ist, wobei in einem fünften Vorwärtsgang (G5) das sechste Schaltelement (17) und das dritte Schaltelement (04) geschlossen sind.
10. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen der zweiten Koppelwelle (V2) und der Abtriebswelle (GW2) zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad- Segment (E1 1 1 , E1 12) hindurchführt, wobei die Eingangswelle (GW1 ) und die Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander angeordnet sind.
1 1 . Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (P2) ein geteiltes Sonnenrad (E12) mit einem ersten Sonnenrad-Segment (E121 ) und einem zweiten Sonnenrad- Segment (E122) aufweist, wobei die beiden Sonnenrad-Segmente (E121 , E122) des zweiten Planetenradsatzes (P2) den gleichen Wirkdurchmesser aufweisen, wodurch beide Sonnenrad-Segmente (E121 , E122) des zweiten Planetenradsatzes (P2) als Bestandteil der ersten Koppelwelle (V1 ) anzusehen sind, wobei das erste Sonnenrad-Segment (E121 ) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem Sonnenrad (E1 1 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) ständig verbunden ist, wobei das zweite Sonnenrad-Segment (E122) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem Rotor (R1 ) der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) verbunden oder verbindbar ist, wobei eine Verbindung zwischen dem ersten Schaltelement (14) und dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrad-Segment (E121 , E122) des zweiten Planetenradsatzes (P2) hindurchführt, und wobei die Abtriebswelle (GW2) achsparallel zur Eingangswelle (GW1 ) angeordnet ist.
12. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine zweite elektrische Maschine (EM2) mit einem drehfesten Stator (S2) und einem drehbaren Rotor (R2) aufweist, wobei der Rotor (R2) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) ständig mit der Eingangswelle (GW1 ) verbunden ist.
13. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein siebentes Schaltelement (12) aufweist, wobei durch Schließen des siebentes Schaltelements (12) die Eingangswelle (GW1 ) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist.
14. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine dritte elektrische Maschine (EM3) mit einem drehfesten Stator (S3) und einem drehbaren Rotor (R3) aufweist, wobei der Rotor (R3) der dritten elektrischen Maschine (EM3) mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) entweder ständig oder schaltbar verbunden ist.
15. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R1 ) der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) wechselweise mit der ersten Koppelwelle (V1 ) oder mit dem Steg (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist.
16. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten elektrodynamischen Betriebsmodus (EDA1 ) das zweite Schaltelement (15) geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente (14, 04; 03; 16; 17; 12) geöffnet sind, wobei das an der Abtriebswelle (GW2) anliegende Drehmoment durch Variation des an der Eingangswelle (GW1 ) anliegenden Drehmoments und des am Rotor (R1 ) der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar ist.
17. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus (EDA2) das erste Schaltelement (14) geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente (15, 04; 03; 16; 17; 12) geöffnet sind, wobei das an der Abtriebswelle (GW2) anliegende Drehmoment durch Variation des an der Eingangswelle (GW1 ) anliegenden Drehmoments und des am Rotor (R1 ) der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar ist.
18. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem elektrischen Betriebsmodus (E1 ) das dritte Schaltelement (04) geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente (14, 15; 03; 16; 17; 12) geöffnet sind, wobei das an der Abtriebswelle (GW2) anliegende Drehmoment durch Variation des am Rotor (R1 ) der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) anliegenden Drehmoments stufenlos veränderbar ist.
19. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schaltelemente (14, 15, 04; 03; 16; 17; 12) mittels einem geschlossenen Hydrauliksystems, welches einen Druckspeicher um- fasst, oder mittels einem elektromechanischen Betätigungssystem betätigbar sind.
20. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (15) und das fünfte Schaltelement (16) durch einen einzigen Aktuator betätigbar sind.
21 . Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine Verbren- nungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 sowie ein mit Rädern (DW) des Kraftfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe (AG) aufweist, wobei die Eingangswelle (GW1 ) des Getriebes (G) über zumindest einen Tor- sionsschwingungsdämpfer (TS) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) ständig drehelastisch verbunden ist und die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Achsgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug in den vier, bzw. fünf Vorwärtsgängen (G1 -G4; G5) von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) allein antreibbar ist, wobei das Kraftfahrzeug im ersten und zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus (EDA1 , EDA2) durch Zusammenwirkung der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) antreibbar ist, und wobei das Kraftfahrzeug im elektrischen Betriebsmodus (E1 ) von der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) allein antreibbar ist.
22. Verfahren zum Betrieb eines Antriebstranges nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Wechsel ausgehend vom elektrischen Betriebsmodus (E1 ) in den vierten Vorwärtsgang (G4) während der Fahrt des Fahrzeugs
- in einem ersten Verfahrensschritt (ST1 ) die Verbrennungskraftmaschine (VKM) mittels der zweiten elektrischen Maschine (EM2) oder durch zumindest teilweises Schließen und anschließendes Öffnen des siebenten Schaltelements (12) auf eine Startdrehzahl gebracht wird, um ein Starten der Verbrennungskraftmaschine (VKM) zu ermöglichen,
- in einem zweiten Verfahrensschritt (ST2) das erste Schaltelement (14) und das dritte Schaltelement (04) durch eine Schlupfregelung derart betrieben werden, dass die Drehzahl der Abtriebswelle (GW2) im Wesentlichen konstant bleibt, wobei durch Regelung der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) die Drehzahl der ersten Koppelwelle (V1 ) reduziert wird, und
- in einem dritten Verfahrensschritt (ST3) das erste Schaltelement (14) vollständig geschlossen wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110816248A (zh) * 2018-08-08 2020-02-21 广州汽车集团股份有限公司 混合动力车辆的动力传输系统及混合动力车辆
CN112638682A (zh) * 2018-09-07 2021-04-09 采埃孚股份公司 机动车辆的变速器、机动车辆动力传动系及操作变速器的方法
US11396929B2 (en) 2018-09-07 2022-07-26 Zf Friedrichshafen Ag Transmission for a motor vehicle, motor vehicle powertrain, and method for operating a transmission

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800006894A1 (it) 2018-07-03 2020-01-03 Trasmissione per veicoli industriali ed agricoli
DE102018215232A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102022201819B4 (de) 2022-02-22 2024-03-21 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe, Kraftfahrzeugantriebsstrang, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Getriebes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6592484B1 (en) * 1999-08-09 2003-07-15 Gregory A. Schultz Transmission gearbox for parallel hybrid electric vehicles
US20120035014A1 (en) * 2009-03-24 2012-02-09 Frank Moeller Transmission Systems
DE102011117863A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Elektrisch verstellbares Getriebe
DE102012219733A1 (de) * 2012-10-29 2014-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Planetenkoppelgetriebe
DE102013225208A1 (de) 2013-12-06 2015-06-11 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6592484B1 (en) * 1999-08-09 2003-07-15 Gregory A. Schultz Transmission gearbox for parallel hybrid electric vehicles
US20120035014A1 (en) * 2009-03-24 2012-02-09 Frank Moeller Transmission Systems
DE102011117863A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Elektrisch verstellbares Getriebe
DE102012219733A1 (de) * 2012-10-29 2014-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Planetenkoppelgetriebe
DE102013225208A1 (de) 2013-12-06 2015-06-11 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NUMAZAWA, A.; KUBO, S.; SHINDO, Y.; MOROTO, S.: "Toyota Four-Speed Automatic Transmission with Overdrive", SAE TECHNICAL PAPER 780097, 1978

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110816248A (zh) * 2018-08-08 2020-02-21 广州汽车集团股份有限公司 混合动力车辆的动力传输系统及混合动力车辆
CN112638682A (zh) * 2018-09-07 2021-04-09 采埃孚股份公司 机动车辆的变速器、机动车辆动力传动系及操作变速器的方法
US11396929B2 (en) 2018-09-07 2022-07-26 Zf Friedrichshafen Ag Transmission for a motor vehicle, motor vehicle powertrain, and method for operating a transmission

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