WO2017089143A1

WO2017089143A1 - Getriebe für ein kraftfahrzeug, sowie antriebsstrang für ein kraftfahrzeug mit einem solchen getriebe

Info

Publication number: WO2017089143A1
Application number: PCT/EP2016/077323
Authority: WO
Inventors: Viktor Warth; Uwe Griesmeier; Martin Brehmer; Peter Ziemer; Johannes Kaltenbach; Stefan Beck; Raffael Kuberczyk; Michael Wechs; Stephan Scharr; Eckehard MÜNCH; Bernd Knöpke; Matthias Horn; Jens Moraw; Julian KING; Juri Pawlakowitsch; Gerhard Niederbrucker
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-06-01
Also published as: DE102015223297A1; US20180328466A1; CN108291614B; CN108291614A; US10634219B2

Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) sowie vier Schaltelemente (B1, K1, K2, K3) aufweist, wobei durch selektives paarweises Schließen der vier Schaltelemente (B1, K1, K2, K3) sechs Vorwärtsgänge (1-6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).

Description

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebsstranq für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, 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.

Die Patentanmeldung DE 199 12 480 A1 der Anmelderin beschreibt ein automatisch schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe, welches drei Planetenradsätze sowie drei Bremsen und zwei Kupplungen zum Schalten von sechs Vorwärtsgängen aufweist.

Um den Bauaufwand zu reduzieren, ist es Aufgabe der Erfindung ein Getriebe mit drei Planeten radsätzen bereitzustellen, welches mittels insgesamt vier Schaltelemente ebenso sechs Vorwärtsgänge erzeugen kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, drei Planetenradsätze, sowie ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Schaltelement auf. 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 Planeten radsatz 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.

Jeder der drei Planetenradsätze weist ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das erste Element wird stets durch das Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Bei einer Ausbildung als Minus-Radsatz wird das zweite Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes. Bei einer Ausbildung als Plus-Radsatz wird das zweite Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes. Der dritte Planetenradsatz ist stets als Minus-Radsatz ausgebildet.

Die Antriebswelle ist mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden. Die Antriebswelle ist ferner mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes entweder ständig verbunden oder verbindbar. Die Abtriebswelle ist mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist ständig drehfest festgesetzt. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden.

Durch Schließen des ersten Schaltelements ist das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar, indem es über das erste Schaltelement mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden wird, beispielsweise mit dem Ge- triebegehäuse. Das zweite Schaltelement befindet sich in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle. In dieser Wirkverbindung kann sich auch ein weiteres Schaltelement befinden. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Das vierte Schaltelement befindet sich in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element des zweiten Planeten radsatzes und dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. In dieser Wirkverbindung kann sich auch ein weiteres Schaltelement befinden.

Ein Getriebe mit dieser erfindungsgemäßen Zuordnung der einzelnen Getriebeelemente weist eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen sowie einen guten Verzahnungswirkungsgrad auf.

Durch selektives paarweises Schließen der vier Schaltelemente sind sechs Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der fünfte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der sechste Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzungen der 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. Da das erste Schaltelement im ersten bis dritten Vorwärtsgang geschlossen ist, ermöglicht das Schaltschema einen derart vereinfachten Schaltvorgang zwischen jedem der ersten drei Vorwärtsgänge. Dies gilt auch für einen Schaltvorgang zwischen den Vorwärtsgängen drei und fünf, da in diesen Gängen das vierte Schaltelement geschlossen ist. Ebenso ist ein solcher direkter Schaltvorgang zwischen den Vorwärtsgängen zwei und vier, bzw. zwischen den Vorwärtsgängen vier und sechs möglich, da in diesen Gängen das zweite Schaltelement geschlossen ist.

Prinzipiell kann jedes der vier Schaltelemente als formschlüssiges Schaltelement, also beispielsweise als Klauenkupplung, oder als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein, also beispielsweise als Lamellenkupplung. Vorzugsweise ist das erste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Form- schluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert, besonders da das erste Schaltelement lediglich im ersten bis dritten Vorwärtsgang geschlossen ist. Bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ist das erste Schaltelement daher in hohen Gängen, beispielsweise bei einer Autobahnfahrt, überwiegend geöffnet. Der mechanische Wirkungsgrad des Kraftfahrzeug-Antriebsstranges kann somit verbessert werden.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weist das Getriebe ein fünftes, sechstes und siebentes Schaltelement auf. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Das sechste Schaltelement befindet sich in der Wirkverbindung zwischen dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem zweiten Schaltelement. Durch Schließen des siebenten Schaltelements ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar. Diese optionalen Schaltelemente fünf, sechs und sieben ermöglichen die Bildung eines Rückwärtsganges zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. Ein Rückwärtsgang ist in einem Kraftfahrzeuggetriebe nicht zwingend erforderlich, da eine Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle auch über eine elektrische Maschine bewirkt werden kann. Steht die Funktionalität der elektrischen Maschine jedoch nicht zur Verfügung, so ist ein mechanisch ausbildbarer Rückwärtsgang vorteilhaft. Der Rückwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements, des dritten Schaltelements, und des siebenten Schaltelements. Die übrigen an der Vorwärtsgangbildung beteiligten Schaltelemente sind dabei geöffnet, darunter das fünfte und sechste Schaltelement. Im ersten bis sechsten Vorwärtsgang sind das fünfte und sechste Schaltelement geschlossen.

Vorzugsweise sind das sechste und siebente Schaltelement als ein doppeltwirkendes Klauenschaltelement ausgebildet. Das sechste und das siebente Schaltelement sind demnach als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet, die durch einen einzigen Aktuator betätigbar sind. Ist das sechste Schaltelement geschlossen, so ist das siebente Schaltelement geöffnet, und umgekehrt. In einer Mittelstellung können auch beide Schaltelemente geöffnet sein. Eine solche Mittelstellung erleichtert den Umschaltvorgang. Ein Beispiel zur konstruktiven Umsetzung einer solchen Lösung ist den Figuren 2 bis 4 der Patentanmeldung DE 101 21 634 A1 offenbart.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sind äußere Schnittstellen der Antriebswelle und der Abtriebswelle koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes angeordnet. Von den drei Planetenradsätzen weist dabei der dritte Planetenradsatz den größten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle auf. Eine solche Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind äußere Schnittstellen der Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet, wobei von den drei Planetenradsätzen dabei der dritte Planetenradsatz den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle aufweist. Die äußere Schnittstelle der Abtriebswelle weist eine Verzahnung auf, welche mit einer Verzahnung einer zur Hauptachse des Getriebes achsparallel angeordneten Welle kämmt. Auf dieser Welle kann beispielsweise das Achsdifferential eines Antriebsstrangs angeordnet sein. Eine solche Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang. Vorzugsweise sind sämtliche Planetenradsätze als Minus-Radsätze ausgebildet, wodurch ein guter mechanischer Wirkungsgrad sowie ein kompakter Aufbau des Getriebes begünstigt werden.

Gemäß einer möglichen Ausbildung weist das Getriebe eine elektrische Maschine mit einem drehbaren Rotor und einem drehfesten Stator auf. Der Rotor ist dabei entweder mit der Antriebswelle oder mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden. Dabei ist insbesondere die Anbindung des Rotors an das dritte Element des ersten Planetenradsatzes vorteilhaft. Da das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig drehfest festgesetzt ist und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Antriebswelle verbunden ist, ergibt sich eine gangunabhängige feste Übersetzung zwischen der Antriebswelle und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes. Dabei dreht der Rotor der elektrischen Maschine in jedem Gang mit einer höheren Drehzahl als die Antriebswelle. Somit kann die elektrische Maschine für höhere Drehzahlen und geringerem Drehmoment ausgelegt werden, wodurch die elektrische Maschine kleiner und kostengünstiger herzustellen ist. Darüber hinaus ist der erste Planetenradsatz an der Bildung der Gänge beteiligt. Es ist also kein zusätzlicher Planetenradsatz zur Bildung der

Vorübersetzung für die elektrische Maschine erforderlich. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes weist zudem in jedem Gang eine Drehzahl auf. Das Getriebe ermöglicht daher in jedem Gang sowohl eine Leistungsabgabe als auch eine Leistungsaufnahme mittels der elektrischen Maschine.

Das Getriebe mitsamt elektrischer Maschine kann eine Anschlusswelle aufweisen, welche über eine Trennkupplung mit der Antriebswelle des Getriebes verbindbar ist. Bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug kann das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine des Getriebes angetrieben werden. Durch die Trennkupplung ist eine mit der Anschlusswelle verbundene getriebeexterne Antriebseinheit von der Antriebswelle abkoppelbar. Dadurch muss diese Antriebseinheit im elektrischen Fahrbetrieb nicht mitgeschleppt werden. Prinzipiell kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorangeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Das Anfahrelement kann Bestandteil des Getriebes sein. Das Anfahrelement ermöglicht bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang einen Anfahrvorgang, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen Verbrennungsmotor und Abtriebswelle ermöglicht. Bevorzugt ist eines der Schaltelemente des Getriebes als ein solches Anfahrelement ausgebildet, indem das dritte Schaltelement als Reibschaltelement ausgebildet wird. Durch Schlupfbetrieb des dritten Schaltelements ist ein Anfahrvorgang im ersten Vorwärtsgang und ein Anfahrvorgang im optionalen Rückwärtsgang möglich. Alternativ dazu kann auch das erste Schaltelement als Anfahrelement dienen, wobei das erste Schaltelement in diesem Fall als Reibschaltelement auszuführen ist.

Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden ist. Zwischen Antriebswelle und Verbrennungskraftmaschine kann sich eine Trennkupplung befinden, welche Bestandteil des Getriebes sein kann. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkver- bunden, welche mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Weist das Getriebe die elektrische Maschine auf, so ermöglicht der Antriebsstrang mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.

Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden. Eine ständig drehfeste Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht und deren verbundene Elemente somit stets die gleiche Drehzahl aufweisen.

Unter dem Begriff„Schließen eines Schaltelements" wird im Zusammenhang mit der Gangbildung ein Vorgang verstanden, bei dem das Schaltelement so angesteuert wird, dass es am Ende des Schließvorgangs ein hohes Maß an Drehmoment überträgt. Während formschlüssige Schaltelemente im„geschlossenen" Zustand keine Differenzdrehzahl zulassen, ist bei kraftschlüssigen Schaltelementen im„geschlossenen" Zustand die Ausbildung einer geringen Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften gewollt oder ungewollt möglich.

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 schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema für die Getriebe gemäß dem ersten und zweiten

Ausführungsbeispiel

Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 5 zeigt ein Schaltschema für das Getriebe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist einen ersten Planetenradsatz P1 , einen zweiten Planetenradsatz P2 und einen dritten Planetenradsatz P3 auf. Jeder der drei Planetenradsätze P1 , P2, P3 weist ein erstes Element E11 , E12, E13, ein zweites Element E21 , E22, E23 und ein drittes Element E31 , E32, E33 auf. Das erste Element E11 , E12, E13 ist stets durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 , P2, P3 gebildet. Ist der Planetenradsatz als ein Minus-Radsatz ausgebildet, so ist das zweite Element E21 , E22, E23 durch einen Steg des jeweiligen Planetenradsatzes P1 , P2, P3 gebildet und das dritte Element E31 , E32, E33 durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 , P2, P3. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Getriebes G sind die Planeten radsätze P1 , P2, P3 als Minus- Radsätze ausgebildet. Wäre ein Planetenradsatz als Plus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element E21 , E22, E23 durch dessen Hohlrad ausgebildet und dessen drittes Element E31 , E32, E33 durch dessen Steg. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Plus-Radsatzvarianten nicht in den Figuren dargestellt.

Eine Antriebswelle GW1 ist mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Eine Abtriebswelle GW2 ist mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Äußere Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 sind an axial gegenüberliegenden Enden des Getriebes G angeordnet. Die drei Planetenradsätze P1 , P2, P3 sind in folgender axialen Reihenfolge hintereinander angeordnet: erster Planetenradsatz P1 , zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3. Der erste Planetenradsatz P1 weist dabei den axial kürzesten Abstand zur äußeren Schnittstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 auf.

Das erste Element E11 des ersten Planeten radsatzes P1 ist ständig drehfest festgesetzt, indem es mit einem drehfesten Bauelement GG ständig verbunden ist. Das drehfeste Bauelement GG kann beispielsweise durch ein Getriebegehäuse gebildet sein. Das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Das Getriebe G weist ein erstes Schaltelement B1 , ein zweites Schaltelement K1 , ein drittes Schaltelement K2 und ein viertes Schaltelement K3 auf. Durch Schließen des ersten Schaltelementes B1 ist das dritte Element E33 des dritten Planeten radsatzes P3 drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelementes K1 ist das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und damit mit der Abtriebswelle GW2 verbindbar. Das zweite Schaltelement K1 befindet sich somit in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle GW2. Durch Schließen des dritten Schaltelementes K2 ist das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelementes K3 ist das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbindbar. Das vierte Schaltelement K3 befindet sich daher in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3.

Das Getriebe G kann optional eine elektrische Maschine EM aufweisen, welche einen drehfesten Stator S und einen drehbaren Rotor R umfasst. Der Rotor R ist dabei entweder mit der Antriebswelle GW1 oder mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig verbunden. Weist das Getriebe G die elektrische Maschine EM auf, so kann das Getriebe G eine Trennkupplung KO umfassen, durch welche die Antriebswelle GW1 von einer Anschlusswelle AN entkoppelbar ist. Wird die Abtriebswelle GW2 von der elektrischen Maschine EM angetrieben, so kann durch Öffnen der Trennkupplung KO eine getriebeexterne Antriebseinheit, welche mit der Anschlusswelle AN verbunden ist, von der Antriebswelle GW1 entkoppelt werden.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Getriebe G gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Lediglich die Anordnung der drei Planetenradsätze P1 , P2, P3 wurde verändert, so dass nun der dritte Planetenradsatz P3 den kür- zesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 aufweist. Die äußeren Schnittstellen GW1-A, GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 sind nun am selben axialen Ende des Getriebes G angeordnet. Die äußere Schnittstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 weist eine Verzahnung auf, welche mit einer Verzahnung einer zur Hauptachse des Getriebes G achsparallelen Welle kämmt. Das Getriebe G ist daher besonders für die Anwendung in einem quer zur Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs orientierten Antriebsstrang geeignet.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema für das Getriebe G, welches sowohl für das erste als auch für das zweite Ausführungsbeispiel gilt. In den Zeilen des Schaltschemas sind sechs Vorwärtsgänge 1 bis 6 angeführt. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X gekennzeichnet, welche der Schaltelemente B1 , K1 , K2, K3 in welchem Vorwärtsgang 1 bis 6 geschlossen sind.

Fig. 4 schematisch ein Getriebe G gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Das Getriebe G umfasst nun ein fünftes Schaltelement K4, ein sechstes Schaltelement K5 und ein siebentes Schaltelement B2. Die Antriebswelle GW1 ist nun nicht mehr ständig mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, sondern über das fünfte Schaltelement K4 verbindbar. Das fünfte Schaltelement K4 ist dabei beispielhaft als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Durch Schließen des sechsten Schaltelements K5 wird das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit einer Schaltelementhälfte des zweiten Schaltelements K1 verbunden. Durch Schließen des siebenten Schaltelements B2 ist das zweite Element E22 des zweiten Planeten radsatzes P2 drehfest festsetzbar. Das sechste und siebente Schaltelement K5, B2 ist dabei als ein doppeltwirkendes Klauenschaltelement ausgebildet, welches wechselweise schaltbar ist. Demnach ist entweder das sechste Schaltelement K5 oder das siebente Schaltelement B2 geschlossen, oder keines der beiden Schalelemente K5, B2. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist lediglich beispielhaft anzusehen. Eine radial innenliegende Anordnung, bevorzugt radial nahe zum ersten Element E12 wäre ebenso möglich. Durch eine solche radial innenliegende Anordnung wird der Wirkdurchmesser der Schalt- elemente K5, B2 verringert, sodass deren Bauaufwand reduziert werden kann. Ein solcher Aufbau ist auch für das Getriebe G gemäß dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel denkbar. Der Übersichtlichkeit halber ist diese Variante in den Figuren nicht dargestellt.

Fig. 5 zeigt ein Schaltschema für die Getriebe G gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, welche das fünfte, sechste und siebente Schaltelement K4, K5, B2 umfasst. In den Zeilen des Schaltschemas ist neben den Vorwärtsgängen 1 bis 6 ein Rückwärtsgang R1 angegeben. In den Spalten ist durch ein X gekennzeichnet, welche der Schaltelemente B1 , K1 , K2, K3, K4, K5, B2 in welchem Vorwärtsgang 1 bis 6, bzw. Rückwärtsgang R1 geschlossen sind.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine Verbrennungskraftmaschine VKM ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer TS mit der Anschlusswelle AN des Getriebes G verbunden. Das in Fig. 6 dargestellte Getriebe G entspricht dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Die Verbrennungskraftmaschine VKM kann, wie in Fig. 6 dargestellt, über den Torsionsschwingungsdämpfer TS über die Trennkupplung KO oder auch direkt mit der Antriebswelle GW1 der Getriebes G verbunden sein. Das Getriebe G könnte auch ohne elektrische Maschine EM ausgebildet sein. Der Antriebsstrang könnte mit jedem der gegenständlichen Ausführungsbeispiele, mit oder ohne elektrische Maschine EM, ausgeführt sein. Der Antriebsstrang könnte auch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler enthalten, welcher beispielsweise zwischen der Trennkupplung KO und der Antriebswelle GW1 angeordnet ist. Ein solcher Drehmomentwandler kann auch eine Überbrückungskupplung umfassen. Der Fachmann wird Anordnung und räumliche Lage der einzelnen Komponenten des Antriebsstranges je nach den äußeren Randbedingungen frei konfigurieren. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG verbunden, über welches die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Die Schaltelemente B1 , K1 , K2, K3 beziehungsweise die Trennkupplung KO sind in sämtlichen Ausführungsbeispielen als kraftschlüssige Schaltelemente dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Jedes der Schaltelemente B1 , K1 , K2, K3, beziehungsweise die Trennkupplung KO kann auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein, wobei sich dazu insbesondere das erste Schaltelement B1 oder das dritte Schaltelement K2 eignet. Ein als Anfahrelement des Getriebes G dienendes Schaltelement muss zwangsläufig als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.

Bezuqszeichen

G Getriebe

GG Drehfestes Bauelement

P1 Erster Planetenradsatz

E1 1 Erstes Element des ersten Planetenradsatzes

E21 Zweites Element des ersten Planeten radsatzes

E31 Drittes Element des ersten Planetenradsatzes

P2 Zweiter Planeten radsatz

E12 Erstes Element des zweiten Planeten radsatzes

E22 Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes

E32 Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes

P3 Dritter Planetenradsatz

E13 Erstes Element des dritten Planetenradsatzes

E23 Zweites Element des dritten Planeten radsatzes

E33 Drittes Element des dritten Planetenradsatzes

GW1 Antriebswelle

GW2 Abtriebswelle

GW1-A Äußere Schnittstelle der Antriebswelle

GW2-A Äußere Schnittstelle der Abtriebswelle

B1 Erstes Schaltelement

K1 Zweites Schaltelement

K2 Drittes Schaltelement

K3 Viertes Schaltelement

K4 Fünftes Schaltelement

K5 Sechstes Schaltelement

B2 Siebentes Schaltelement

1 bis 6 Erster bis Sechster Vorwärtsgang

R1 Rückwärtsgang

S Stator

R Rotor

EM Elektrische Maschine VKM Verbrennungskraftmaschine

KO Trennkupplung

DW Räder

AN Anschlusswelle

AG Achsgetriebe

TS Torsionsschwingungsdämpfer

Claims

Patentansprüche

1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1 ), eine Abtriebswelle (GW2), einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz (P1 , P2, P3) sowie ein erstes, zweites, drittes und viertes Schaltelement (B1 , K1 , K2, K3) aufweist,

wobei die Planetenradsätze (P1 , P2, P3) je ein erstes Element (E11 , E12, E13), ein zweites Element (E21 , E22, E23) und ein drittes Element (E31 , E32, E33) aufweisen, wobei das erste Element (E11 , E12, E13) durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes (P1 , P2, P3) gebildet ist, wobei das zweite Element (E21 , E22, E23) im Falle eines Minus-Radsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Radsatzes durch ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes (P1 , P2, P3) gebildet ist, wobei das dritte Element (E31 , E32, E33) im Falle eines Minus-Radsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Radsatzes durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes (P1 , P2, P3) gebildet ist,

- wobei die Antriebswelle (GW1 ) mit dem zweiten Element (E21 ) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig verbunden ist,

- wobei die Antriebswelle (GW1 ) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig verbunden oder verbindbar ist,

- wobei die Abtriebswelle (GW2) mit dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist,

- wobei das erste Element (E11 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) ständig drehfest festgesetzt ist,

- wobei das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit dem ersten Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) ständig verbunden ist,

- wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (B1 ) das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest festsetzbar ist,

- wobei das zweite Schaltelement (K1) in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und der Abtriebswelle (GW2) angeordnet ist, - wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (K2) das dritte Element (E31 ) des ersten Planetenradsatzes (P1 ) mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, und

- wobei das vierte Schaltelement (K3) in einer Wirkverbindung zwischen dem dritten Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) und dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) angeordnet ist.

2. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives paarweises Schließen der vier Schaltelemente (B1 , K1 , K2, K3) sechs Vorwärtsgänge (1-6) zwischen der Antriebswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei sich

- der erste Vorwärtsgang (1 ) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1 ) und des dritten Schaltelements (K2),

- der zweite Vorwärtsgang (2) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1 ) und des zweiten Schaltelements (K1 ),

- der dritte Vorwärtsgang (3) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1 ) und des vierten Schaltelements (K3),

- der vierte Vorwärtsgang (4) durch Schließen des zweiten Schaltelements (K1 ) und des vierten Schaltelements (K3),

- der fünfte Vorwärtsgang (5) durch Schließen des dritten Schaltelements (K2) und des vierten Schaltelements (K3), und

- der sechste Vorwärtsgang (6) sich durch Schließen des zweiten Schaltelements (K1 ) und des dritten Schaltelements (K2) ergibt.

3. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (B1 ) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.

4. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein fünftes, ein sechstes und ein siebentes Schaltelement (K4, K5, B2) aufweist, wobei durch Schließen des fünften Schaltelements (K4) die Antriebswelle (GW1 ) mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenrad- satzes (P2) verbindbar ist, wobei das sechste Schaltelements (K5) in einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und dem zweiten Schaltelement (K2) angeordnet ist, und wobei durch Schließen des siebenten Schaltelements (B2) das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest festsetzbar ist.

5. Getriebe (G) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste und siebente Schaltelement (K5, B2) als ein doppeltwirkendes Klauenschaltelement ausgebildet ist.

6. Getriebe (G) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang (R1 ) zwischen der Antriebswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des ersten Schaltelements (B1 ), des dritten Schaltelements (K2) und des siebenten Schaltelements (B2) bildbar ist.

7. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte und sechste Schaltelement (K4, K5) im ersten bis sechsten Vorwärtsgang (1-6) geschlossen sind.

8. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes (G) angeordnet sind, wobei von den drei Planeten radsätzen (P1 , P2, P3) der dritte Planetenradsatz (P3) den größten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle (GW1-A) der Antriebswelle (GW1 ) aufweist.

9. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Schnittstellen (GW1-A, GW2-A) der Antriebswelle (GW1 ) und der Abtriebswelle (GW2) koaxial zueinander (G) angeordnet sind, wobei von den drei Planetenradsätzen (P1 , P2, P3) der dritte Planetenradsatz (P3) den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle (GW1-A) der Antriebswelle (GW1 ) aufweist.

10. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (P1 , P2, P3) als Minus-Radsätze ausgebildet sind.

11. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator (S) und einem drehbaren Rotor (R) aufweist, wobei der Rotor (R) entweder mit der Antriebswelle (GW1 ) oder mit dem dritten Element (E31 ) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig verbunden ist.

12. Getriebe (G) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine Anschlusswelle (AN) aufweist, wobei die Anschlusswelle (AN) über eine Trennkupplung (K0) mit der Antriebswelle (GW1 ) verbindbar ist.

13. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 sowie ein mit Rädern (DW) des Kraftfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe (AG) aufweist, wobei die Antriebswelle (GW1 ) oder die Anschlusswelle (AN) des Getriebes (G) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) drehelastisch verbunden ist und die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Achsgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist.