WO2020078639A1

WO2020078639A1 - Getriebe und antriebssystem eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2020078639A1
Application number: PCT/EP2019/074793
Authority: WO
Inventors: Johannes Kaltenbach; Matthias Horn; Uwe Griesmeier
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-04-23
Also published as: DE102018217829A1; US20210347244A1; CN112867620A; US11338663B2; CN112867620B

Abstract

Getriebe (2) eines Kraftfahrzeugs. Mit einer ersten Antriebswelle (7) für ein erstes Antriebsaggregat (3). Mit einer zweiten Antriebswelle (8) für ein zweites Antriebsaggregat (4). Mit einer Abtriebswelle (9). Mit einem die erste Antriebswelle (7) und eine über eine Konstantübersetzung mit der ersten Antriebswelle (7) gekoppelte Vorgelegewelle (11) umfassenden ersten Teilgetriebe (5), wobei auf der Vorgelegewelle (11) Zahnräder (16, 17, 18) angeordnet sind, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnräder (12, 13, 15) kämmen, wobei zumindest einige dieser Zahnräder (14, 15) in auf der Abtriebswelle (9) angeordnete Zahnräder (20, 21) kämmen, wobei sowohl der ersten Antriebswelle (7) als auch der Vorgelegewelle (11) Schaltelemente (A, B, C, D) zugordnet sind, die entweder einen Gang mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten Anzahl von Zahnradeingriffen bereitstellen. Mit einem die zweite Antriebswelle (8) umfassenden zweiten Teilgetriebe (6), wobei das zweite Teilgetriebe (6) als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei ein Hohlrad (22) die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) bildet, wobei ein Steg (23) an die Abtriebswelle (9) und an ein auf der Vorgelegewelle (11) angeordnetes Zahnrad (18) permanent gekoppelt ist, wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente (F, E) zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung ein Sonnenrad (24) gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.

Description

Getriebe und Antriebssvstem eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die ein An- triebssystem eines Kraftfahrzeugs.

Aus der US 2017/0129323 A1 ist ein Getriebe eines als Hybridfahrzeug ausgebilde- ten Kraftfahrzeugs bekannt. Das Getriebe verfügt über eine erste Antriebswelle, an die ein erstes Antriebsaggregat koppelbar ist, sowie über eine zweite Antriebswelle, an die ein zweites Antriebsaggregat koppelbar ist. Ferner umfasst das Getriebe eine Abtriebswelle, an die ein Abtrieb koppelbar ist. Die erste Antriebswelle ist Bestandteil eines ersten Teilgetriebes für das erste Antriebsaggregat. Die zweite Antriebswelle ist Bestandteil eines zweiten Teilgetriebes für das zweite Antriebsaggregat. Beide Teilgetriebe sind nach der US 2017/0129323 A1 als Stirnradgetriebe ausgeführt. Die beiden Teilgetriebe sind aneinander koppelbar, und zwar über ein auf einer Vorgele- gewelle angeordnetes Schaltelement.

Das Getriebe gemäß US 2017/0129323 A1 benötigt einen relativ großen Bauraum und weist ein relativ hohes Gewicht auf.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Ge- triebe eines Kraftfahrzeugs und ein Antriebssystem mit einem solchen Getriebe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Das Getriebe weist eine erste Antriebswelle für ein erstes Antriebsaggregat auf.

Das Getriebe weist ferner eine zweite Antriebswelle für ein zweites Antriebsaggregat auf.

Das Getriebe weist ferner eine Abtriebswelle auf. Das Getriebe weist ein die erste Antriebswelle und eine über eine Konstantüberset- zung mit der ersten Antriebswelle gekoppelte Vorgelegewelle umfassendes erstes Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat auf, wobei auf der Vorgelegewelle Zahn- räder angeordnet sind, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle ange- ordnete Zahnräder kämmen, wobei zumindest einige der koaxial zur ersten An- triebswelle angeordneten Zahnräder in auf der Abtriebswelle angeordnete Zahnräder kämmen, wobei sowohl der ersten Antriebswelle als auch der Vorgelegewelle

Schaltelemente zugordnet sind, die abhängig von deren Schaltstellung für das erste Antriebsaggregat entweder einen Gang mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingrif- fen oder einen Windungsgang mit einer zweiten, größeren Anzahl von Zahnradein- griffen bereitstellen.

Das Getriebe weist ein die zweite Antriebswelle umfassendes zweites Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat auf, wobei das zweite Teilgetriebe als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Steg ausgebildet ist, wobei das Hohlrad die zweite Antriebswelle des zweiten Teilgetriebes bildet, wobei der Steg an die Abtriebswelle und an ein auf der Vorgelegewelle angeordnetes Zahnrad perma- nent gekoppelt ist, und wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung das Sonnenrad gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.

Das erste Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ist als Stirnradgetriebe mit ineinander kämmen- den Zahnrädern ausgebildet. Auf der Vorgelegewelle angeordnete Zahnräder käm- men dabei ausschließlich in solche Zahnräder, die koaxial zur ersten Antriebswelle des ersten Teilgetriebes angeordnet sind. Hierdurch kann die Vorgelegewelle frei im Raum relativ zur ersten Antriebswelle positioniert werden. Abhängig von der Schalt- stellung der dem ersten Teilgetriebe, nämlich der Vorgelegewelle und der ersten An- triebswelle, zugeordneten Schaltelemente stellt das erste Teilgetriebe entweder ei- nen konventionellen Gang mit einer ersten Anzahl, insbesondere mit zwei, Zahnrad- eingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten Anzahl, nämlich mit vier, Zahnradeingriffen bereit. Das zweite Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als elektrische Maschine ausgeführt ist, ist als Planetengetriebe ausgeführt. Das Hohlrad stellt die zweite Antriebswelle des zweiten Teilgetriebes bereit. Der Steg ist an die für beide Teilgetriebe gemeinsame Abtriebswelle über ein Zahnrad gekoppelt. Der Steg ist ferner über ein weiteres Zahnrad an ein Zahnrad der Vorgelegwelle permanent gekoppelt. Das Sonnenrad kann abhängig von der Schaltstellung von Schaltelemen- ten, die dem zweiten Teilgetriebe und damit dem Planetengetriebe zugeordnet sind, entweder gehäusefest an ein Gehäuse angebunden werden oder zur Bereitstellung eines Blockumlaufs an ein anderes Element des Planetengetriebes.

Für das erfindungsgemäße Getriebe kann eine besonders kompakte Bauform reali siert werden. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass das zweite Teilgetriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist und die Vorgelegewelle relativ zur ersten An- triebswelle frei im Raum positioniert werden kann und nicht mit der Abtriebswelle kämmt. Vorgelegewelle und Abtriebswelle können durch die Ausführung des zweiten Teilgetriebes als Planetengetriebe relativ kurz ausgeführt werden. Ein weiterer Bau- raumvorteil kann dann realisiert werden, wenn die dem zweiten Teilgetriebe zuge- ordneten Schaltelemente, in Abhängigkeit derer das Sonnenrad entweder gehäuse- fest oder an ein anderes Element des Planetengetriebes angeordnet ist, als Doppel- schaltelement ausgeführt und am Ende des Getriebes liegen, nämlich an einem be- zogen auf die Anbindung des ersten Antriebsaggregats gegenüberliegenden Ende.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Steg des Planetengetriebes über ein koaxial zur ersten Antriebswelle angeordnetes Zahnrad permanent an die Ab- triebswelle gekoppelt ist, wobei der Steg des Planetengetriebes über ein weiteres koaxial zur ersten Antriebswelle angeordnetes Zahnrad permanent mit einem auf der Vorgelegewelle angeordneten Zahnrad gekoppelt ist. Das koaxial zur ersten An- triebswelle angeordnete Zahnrad, welches den Steg des Planetengetriebes perma- nent mit der Abtriebswelle koppelt, und das koaxial zur ersten Antriebswelle ange- ordnete Zahnrad, welches den Steg des Planetengetriebes permanent mit einem auf der Vorgelegewelle angeordneten Zahnrad koppelt, sind vorzugsweise als drehfest miteinander verbundene Losräder der ersten Antriebswelle ausgebildet. Diese Ausführung ist bevorzugt, um bei minimalem Bauraum den Steg einerseits permanent mit der Abtriebswelle und andererseits permanent mit einem Zahnrad der Vorgelegewelle zu koppeln. Bei minimalem Bauraum können alle gewünschten Übersetzungsstufen bereitgestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Planetengetriebe ein weiteres Schalt- element zugordnet, über das abhängig von der Schaltstellung am Planetengetriebe ein Drehzahlüberlagerungsmodus für das erste und zweite Antriebsaggregat einsteil- bar ist, in welchem das erste Antriebsaggregat mit dem Sonnenrad des Planetenge- triebes, das zweite Antriebsaggregat mit dem Hohlrad des Planetengetriebes und der Steg des Planetengetriebes mit der Abtriebswelle gekoppelt ist Über dieses weitere dem Planetengetriebe zugeordnete Schaltelement kann ein sogenannter EDA- Betriebsmodus bereitgestellt werden, insbesondere ist ein Anfahren im EDA- Betriebsmodus auch bei leerem elektrischen Energiespeicher möglich.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein drittes Antriebsaggregat vorhanden, welches als elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei das dritte Antriebsaggregat mit der ersten Antriebswelle in Wirkverbindung steht. Dann, wenn ein weiteres, drit- tes Antriebsaggregat vorhanden ist, welches ebenso wie das zweite Antriebsaggre- gat vorzugsweise als elektrische Maschine ausgebildet ist, können weitere Vorteile realisiert werden. So kann insbesondere das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat als Starter-Generator arbeiten und die Funktion des Getrie- bes bzw. des das Getriebe aufweisenden Antriebssystems verbessern. Dann, wenn zusätzlich eine Trennkupplung zwischen dem als Verbrennungsmotor ausgebildeten ersten Antriebsaggregat und der ersten Antriebswelle vorhanden ist, können rein elektrische Lastschaltungen bei geöffneter Trennkupplung bereitgestellt werden. Hierdurch kann dann der Betrieb eines das Getriebe aufweisenden Antriebssystems weiter verbessert werden.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 12 defi- niert. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nach- folgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten

Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 2 eine Schaltmatrix des Antriebssystems der Fig. 1 ;

Fig. 3 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zwei- ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 4 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem dritten

Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 5 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem vierten

Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 6 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem fünften

Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 7 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem sechs- ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 8 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem weite- ren Ausführungsbeispiel eines Getriebes.

Fig. 1 zeigt ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 eines Kraft- fahrzeugs, welches ein erfindungsgemäßes Getriebe 2 umfasst.

Das Antriebssystem 1 umfasst zusätzlich zu dem Getriebe 2 ein erstes Antriebsag- gregat 3 und ein zweites Antriebsaggregat 4, wobei das erste Antriebsaggregat 3 vorzugsweise als Verbrennungsmotor und das zweite Antriebsaggregat 4 vorzugs- weise als elektrische Maschine ausgeführt ist. Bei dem Antriebssystem der Fig. 1 handelt es sich demnach um ein Hybrid-Antriebssystem.

Das Getriebe 2 umfasst zwei Teilgetriebe 5, 6. Das erste Teilgetriebe 5 dient als Teilgetriebe für das erste, vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgebildete An- triebsaggregat 3, wobei das erste Antriebsaggregat 3 an eine erste Antriebswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 des Getriebes 2 koppelbar ist. Das zweite Teilgetriebe 6 dient als Teilgetriebe für das als elektrische Maschine aus- gebildete zweite Antriebsaggregat 4, wobei das vorzugsweise als elektrische Ma- schine ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4 an eine zweite Eingangswelle 8 des Getriebes 2 koppelbar ist, die vom zweiten Teilgetriebe 6 bereitgestellt ist.

Das Getriebe 2 verfügt weiterhin über eine für beide Teilgetriebe 5, 6 gemeinsame Abtriebswelle 9, an die ein Abtrieb 10 gekoppelt ist. Vom Abtrieb 10 ist in Fig. 1 ein Differenzial gezeigt.

Das erste Teilgetriebe 5 verfügt zusätzlich zu der ersten Antriebswelle 7, an die im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 das vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebsaggregat 3 permanent gekoppelt ist, über eine Vorgele- gewelle 11. Die Vorgelegewelle 11 verläuft parallel zur ersten Antriebswelle 7, ist über eine Konstantübersetzung ic mit der ersten Antriebswelle 7 gekoppelt und weist Zahnräder 16, 17, 18 auf, die ausschließlich mit koaxial zur ersten Antriebswelle 7 angeordneten Zahnrädern 12, 13 und 15 kämmen. Die Vorgelegewelle 11 steht demnach nicht in Zahnradeingriff mit der Abtriebswelle 9 bzw. dem Differential 10, wodurch die Vorgelegewelle 11 relativ zur ersten Antriebswelle 7 vorteilhaft platziert werden kann, und zwar nahezu beliebig frei im Raum angeordnet werden kann, so- lange keine geometrische Kollision mit anderen Baugruppen besteht.

Bei den koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierten Zahnrädern handelt es sich um die Zahnräder 12, 13, 14 und 15. Beim Zahnrad 12 handelt es sich um ein Fest- rad, das drehfest mit der ersten Antriebswelle 7 gekoppelt ist. Bei den Zahnrädern 13, 14 und 15 handelt es sich hingegen um Losräder. Die beiden Losräder 14 und 15 sind drehfest miteinander gekoppelt.

Der ersten Antriebswelle 7 sind zwei Schaltelemente B und D zugeordnet. Diese bei- den Schaltelemente B und D sind vorzugsweise von einem Doppelschaltelement ausgeführt, wobei immer nur eines dieser Schaltelemente geschlossen sein kann. Dann, wenn das Schaltelement D geschlossen ist, ist das Losrad 13 drehfest an die erste Antriebswelle 7 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das Schaltelement B ge- schlossen ist, sind die beiden miteinander drehfest gekoppelten Zahnräder 14 und 15 drehfest an die erste Antriebswelle 7 gekoppelt.

Wie bereits ausgeführt, steht die Vorgelegewelle 11 mit der ersten Antriebswelle 7 über die Konstantübersetzung ic in Eingriff. So ist der Vorgelegewelle 11 das Festrad 16 zugeordnet, welches mit dem Festrad 12 der ersten Antriebswelle 7 kämmt.

Die Vorgelegewelle 11 trägt weiterhin die Losräder 17 und 18, wobei das Losrad 17 der Vorgelegewelle 11 mit dem Losrad 13 der ersten Antriebswelle 7 kämmt, wohin- gegen des Losrad 18 der Vorgelegewelle 11 mit dem Losrad 15 der ersten Antriebs- welle 7 kämmt.

Der Vorgelegewelle 11 sind die beiden Schaltelemente A und C zugeordnet, die vor- zugsweise wiederum von einem Doppelschaltelement bereitgestellt werden, sodass immer nur eines dieser Schaltelemente A und C geschlossen sein kann.

Dann, wenn das Schaltelement C geschlossen ist, ist das Losrad 17 der Vorgelege- welle 11 drehfest an die Vorgelegewelle 11 angebunden. Dann hingegen, wenn das Schaltelement A geschlossen ist, ist das Losrad 18 der Vorgelegewelle 11 drehfest an die Vorgelegewelle 11 gekoppelt.

Die Zahnräder 16, 17 und 18 der Vorgelegewelle 11 kämmen, wie oben ausgeführt, ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierte Zahnräder, nämlich in die Zahnräder 12, 13 und 15. Die Zahnräder 16, 17 und 18 der Vorgelegewelle 11 kämmen nicht in Zahnräder der Abtriebswelle. Bei den Zahnrädern der Abtriebswelle 9 handelt es sich um die Zahnräder 19, 20 und 21 , die allesamt als Festräder der Abtriebswelle 9 ausgebildet sind. So kämmt das Zahnrad 19 in das Differential des Abtriebs 10. Das Zahnrad 20 kämmt in das Losrad 13 der ersten Antriebswelle 7, das Zahnrad 21 kämmt in das Losrad 14 der ersten Antriebswelle 7. Das erste Teilgetriebe 5 für das erste, vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausge- bildete Antriebsaggregat 3 ist demnach als Stirnradgetriebe aus ineinander käm- menden Zahnrädern ausgebildet. Abhängig von der Schaltstellung der dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordneten Schaltelemente A, B, C und D können entweder kon- ventionelle Gänge mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingriffen, nämlich mit zwei Zahnradeingriffen, oder Windungsgängen mit einer größeren zweiten Anzahl von Zahnradeingriffen, nämlich mit vier Zahnradeingriffen, bereitgestellt werden, wobei es sich bei den Windungsgängen mit den vier Zahnradeingriffen um diejenigen Gänge handelt, in welchen entweder das Schaltelement A oder das Schaltelement C ge- schlossen ist.

So zeigt die Schaltmatrix der Fig. 2, dass die Gänge Gang VM1 und Gang VM2 der- artige Windungsgänge sind. Die Gänge Gang VM2 und Gang VM4 sind hingegen konventionelle Gänge mit lediglich zwei Zahnradeingriffen.

Bei dem zweiten Teilgetriebe 6 für das vorzugsweise als elektrische Maschine 4 aus- gebildete zweite Antriebsaggregat 4 handelt es sich um ein Planetengetriebe, wel- ches ein Hohlrad 22, einen Steg 23 und ein Sonnenrad 24 umfasst.

Das Hohlrad 22 des Planetengetriebes stellt die zweite Antriebswelle 8 des Getriebes 2, nämlich des zweiten Teilgetriebes 6 desselben, bereit. In Fig. 1 ist die elektrische Maschine, die das zweite Antriebsaggregat 4 bereitstellt, direkt bzw. unmittelbar an die zweite Antriebswelle 8 gekoppelt und koaxial zum Planetensatz positioniert, so- dass der Planetensatz im Rotor der elektrischen Maschine 4 geschachtelt angeord- net ist.

Die Abtriebsseite des Planetengetriebes 6 wird vom Steg 23 gebildet, der einerseits an die Abtriebswelle 9 und andererseits an ein Zahnrad der Vorgelegewelle 11 per- manent gekoppelt ist.

So zeigt Fig. 1 , dass der Steg 23 des Planetengetriebes bzw. des zweiten Teilgetrie- bes 6 fest mit dem Losrad 14 und über das Losrad 14 fest bzw. permanent mit der Abtriebswelle 9 gekoppelt ist, nämlich dem Festrad 21 derselben. Ferner steht der Steg 23 gemäß Fig. 1 über das Zahnrad 15, welches ebenso wie das Zahnrad 14 als Losrad der ersten Antriebswelle 7 ausgebildet ist und mit dem Zahnrad 14 permanent gekoppelt ist, permanent mit dem Zahnrad 18 der Vorgele- gewelle 11 in Eingriff, bei welchem es sich um ein Losrad der Vorgelegewelle 11 handelt.

Beide Lösrader 17, 18 der Vorgelegewelle 11 , die abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente C und A drehfest an die Vorgelegewelle 11 koppelbar sind, ste- hen demnach über die Losräder 13, 14, der ersten Antriebswelle 7, die abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente D und B drehfest an die ersten Antriebswelle 7 koppelbar sind, mit der Abtriebswelle 9 in Wirkverbindung. Die Zahnräder 16, 17, 18 der Vorgelegewelle 11 kämmen aber ausschließlich in die koaxial zur ersten An- triebswelle 7 positionierte Zahnräder und nicht in Zahnräder der Abtriebswelle 9.

Dem zweiten Teilgetriebe 6 sind Schaltelemente E und F zugeordnet. Abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente E und F ist das Sonnenrad 24 des Planeten- getriebes entweder gehäusefest an ein Gehäuse 25 oder an eine andere Baugruppe des Planetengetriebes angebunden. Bei geschlossenem Schaltelement E ist das Sonnenrad 24 an das Gehäuse 25 gehäusefest angebunden. Bei geschlossenem Schaltelement F ist in Fig. 1 das Sonnenrad 24 an das Hohlrad 22 des Planetenge- triebes angebunden, wobei dann für das Planetengetriebe Blockumlauf besteht.

Das Getriebe 2 kann für einen rein elektrischen Fährbetrieb, einen rein verbren- nungsmotorischen Fährbetrieb und einen hybridischen Fährbetrieb genutzt werden. Die Schaltmatrix der Fig. 2 fasst mit den Zuständen 1 bis 14 die jeweils möglichen Fährbetriebe, Gänge und exemplarisch Übersetzungsstufen des Getriebes in den jeweiligen Gängen zusammen. Schaltelemente, die in dem jeweiligen Gang bzw. Zu- stand des Getriebes 2 geschlossen sind, sind in der Schaltmatrix der Fig. 2 mit einem X gekennzeichnet. Die Übersetzungswerte der Schaltmatrix der Fig. 2 sind lediglich rein exemplarischer Natur. Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in welcher das als elektrische Maschine ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4 nicht koaxial, sondern achsparallel angeordnet ist. Das als elektrische Maschine ausgebildete zweite An- triebsaggregat 4 ist dabei gemäß Fig. 3 über mindestens eine Stirnradstufe 26 oder alternativ über eine Kette an das Flohlrad 22 des Planetengetriebes und damit die zweite Antriebswelle 8 des Getriebes 2 angebunden, steht derselben demnach nicht unmittelbar, sondern mittelbar in Wirkverbindung. Als Vorübersetzung kann in Fig. 3 zwischen das Planetengetriebe und die elektrische Maschine 4 auch ein weiterer Planetensatz geschaltet sein.

Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 gegenüber dem Aus- führungsbeispiel der Fig. 1 besteht darin, dass in Fig. 3 bei geschlossenem Schalt- element F das Sonnenrad 24 des Planetengetriebes nicht an das Flohlrad 22, son- dern an den Steg 23 angebunden ist. Auch in diesem Fall ist dann das Planetenge- triebe verblockt.

In beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 kann ein zusätzlicher Starter- Generator vorhanden sein, der fest mit dem als Verbrennungsmotor ausgebildeten ersten Antriebsaggregat 3 verbunden ist, da im Stillstand über das zweite Antriebs- aggregat 4, welches als elektrische Maschine ausgeführt ist, kein Laden im Stillstand möglich ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 so- wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die erste Antriebswelle 7 auch verkürzt ausge- führt sein kann, und dann ausgehend von dem Verbrennungsmotor 3 lediglich bis zu dem Doppelschaltelement der Schaltelemente D und B reicht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 baut auf dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auf, wobei das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet, dass dem zweiten Teil getriebe 6 des Getriebes 2 ein weiteres Schaltelement G zur Bereitstellung einer so- genannten EDA-Funktionalität zugeordnet ist. Dann, wenn ausschließlich das Schaltelelement G geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente A, B, C, D, E und F geöffnet sind, besteht ein Drehzahlüberlage- rungsmodus zwischen dem als Verbrennungsmotor ausgebildeten ersten Antriebs- aggregat 3 und dem als elektrische Maschine ausgebildeten zweiten Antriebsaggre- gat 4 am Planetengetriebe 6, wobei dann das als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebsaggregat 3 an das Sonnenrad 24 gekoppelt ist und das als elektrische Maschine ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4 auf die zweite Getriebeeingangs- welle 8 bzw. das Hohlrad 22 des Planetengetriebes 6 einwirkt. Der Steg 23 dient als Abtrieb und wirkt auf die Abtriebswelle 9. Im Zahlenbeispiel der Fig. 2 beträgt die Drehmomentübersetzung vom Verbrennungsmotor 3 zum Differenzial dann 14,9 und ist höher als die Übersetzung des ersten Gangs. Der EDA-Betriebsmodus wirkt daher spreizungserweiternd .

Im EDA-Betriebsmodus ist ein Anfahren bei leerem elektrischem Energiespeicher möglich, da bei stillstehendem Fahrzeug dann das als elektrische Maschine ausge- bildete erste Antriebsaggregat 4 generatorisch arbeitet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 beruht ebenfalls auf dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und verfügt über ein drittes Antriebsaggregat 28, welches ebenso wie das zweite Antriebsaggregat 4 als elektrische Maschine ausgeführt ist. Das dritte An- triebsaggregat 28 ist in Fig. 5 über mindestens eine Stirnradstufe 29 an die Vorgele- gewelle 11 angebunden, also an das erste Teilgetriebe 5, und zwar an das Festrad 16 der Vorgelegewelle 11. Da die Vorgelegewelle 11 über die Konstantüberset- zungsstufe ic mit der ersten Antriebswelle 7 in einem festen Drehzahlverhältnis steht, ist das Anbinden des als elektrische Maschine ausgebildeten dritten Antriebsaggre- gats 28 an das Festrad 16 der Vorgelegewelle 11 vorteilhaft möglich. Es ist auch möglich, am Rotor der elektrischen Maschine 28 als Vorübersetzung einen weiteren Planetensatz vorzusehen. Ferner kann das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat 28 direkt an das Festrad 12 der ersten Antriebswelle 7 ange- bunden werden. Die Anbindung kann auch über eine Kette erfolgen, wozu jedoch ein zusätzliches Festrad auf der ersten Antriebswelle 7 oder der Vorgelegewelle 11 er- forderlich wäre, welches von der Kette umschlungen werden kann. Das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat 28 kann auch ko- axial an der ersten Antriebswelle 7 angeordnet werden. Ebenso können in Fig. 4 bei- de Antriebsaggregate 4 und 28, die von elektrischen Maschinen ausgeführt sind, je- weils koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positioniert werden.

Die Bauraumvorteile der frei positionierbaren Vorgelegewelle 11 , deren Zahnräder 16, 17 und 18 ausschließlich mit koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierten Zahnrädern 12, 13 und 15 kämmen, fallen sich bei in Übereinstimmung mit Fig. 5 achsparallel angeordneten Antriebsaggregaten 4 und 28 noch stärker ins Gewicht, da bei achsparallelen elektrischen Maschinen 4, 28 mehr Teile am Getriebeumfang untergebracht werden müssen als dies bei koaxialen elektrischen Maschinen der Fall ist.

Das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat 28 des Ausfüh- rungsbeispiels Fig. 5 kann als Starter-Generator arbeiten und die Funktion des An- triebssystems verbessern.

Auch ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ein serieller Fährbetrieb möglich. Das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat 28 erzeugt im seriellen Fährbetrieb elektrischen Strom für das ebenfalls als elektrische Maschine ausgebil- dete zweite Antriebsaggregat 4, und zwar in den Schaltzuständen 9 und 10 der Schaltmatrix der Fig. 2.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 6. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 kombiniert die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 5, verfügt also über das zusätzli- che Schaltelement G sowie das dritte Antriebsaggregat 28. Ferner ist in Fig. 6 noch eine Trennkupplung KO vorhanden, die zwischen das als Verbrennungsmotor ausge- bildete erste Antriebsaggregat 3 und die erste Antriebswelle 7 geschaltet ist. Dabei ist in Fig. 6 die Trennkupplung KO als formschlüssige Klauenkupplung ausgebildet. Dann, wenn die Trennkupplung KO geöffnet ist, ist der Verbrennungsmotor 3 von der ersten Antriebswelle 7 abgekoppelt. Bei geschlossener Trennkupplung KO ist hinge- gen der Verbrennungsmotor 3 an die erste Antriebswelle 7 angekoppelt. Dann, wenn die Trennkupplung KO geschlossen oder alternativ nicht vorhanden ist, ist ein leistungsverzweigter Fährbetrieb möglich, und zwar unter Nutzung des EDA- Betriebsmodus, in welchem dann neben der Trennkupplung KO ausschließlich das weitere Schaltelement G geschlossen ist und sämtliche anderen Schaltelemente A,

B, C, D, E und F geöffnet sind. Die drei Antriebsaggregate 3, 4 und 28 wirken dann zusammen. Dieser leistungsverzweigte Fährbetrieb kann zum Anfahren bei leerem elektrischen Energiespeicher verwendet werden, und auch bis zu höheren Ge- schwindigkeiten. Es ist dann ein Übergang in alle verbrennungsmotorischen Gänge möglich, wenn eines der Schaltelemente A, B, C und D geschlossen wird.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 kann bei geöffneter Trennkupplung KO rein elektrisch gefahren werden. In diesem Fall tritt dann das dritte Antriebsaggregat 28 an die Stelle des ersten Antriebsaggregats 3, wobei das dritte Antriebsaggregat 28, welches als elektrische Maschine ausgeführt ist, dann die Gänge nutzen kann, die das erste Teilgetriebe 5 an sich für das erste Antriebsaggregat 3, welches als Ver- brennungsmotor ausgeführt ist, nutzen kann. Die Schaltzustände, die in der Schalt- matrix der Fig. 2 mit der Bemerkung "Flybridantrieb" versehen sind, bedeuten dann in Fig. 6 bei geöffneter Trennkupplung KO einen Betrieb mit beiden elektrischen Ma- schinen der Antriebsaggregate 4 und 28. Die Angaben für den Verbrennungsmotor der Fig. 2 gelten dann für die elektrische Maschine des Antriebsaggregats 28.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 kann eine rein elektrische EDS-Lastschaltung bei geöffneter Trennkupplung KO realisiert werden. So kann ausgehend vom Schaltzu- stand 9 der Fig. 2, in welchem für die elektrische Maschine 4 der erste elektrische Gang eingelegt ist, ohne Zugkraftunterbrechung in den Schaltzustand 10, in welchem dann für die elektrische Maschine 4 der zweite elektrische Gang eingelegt ist, ge- wechselt werden. Dazu wird die elektrische Maschine 28 über das Schaltelement G an das Sonnenrad 24 des Planetengetriebes des zweiten Teilgetriebes 6 gekoppelt und übernimmt das Stützmoment des Schaltelements E. Das Schaltelement E wird nachfolgend ausgelegt. Nachfolgend wird das Schaltelement F synchronisiert und eingelegt. Hierbei ist von Vorteil, dass die elektrische Maschine 28 am Sonnenrad 24 weniger Stützmoment und Leistung benötigt als die elektrische Maschine 4 am Hohlrad 22, wodurch die elektrische Maschine 28 klein und kostengünstig ausgeführt werden kann.

Ferner ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ein rein elektrisches Anfahren im EDA-Betriebsmodus bei geöffneter Trennkupplung KO möglich. In diesem Fall ist nur das weitere Schaltelement G geschlossen, alle anderen Schaltelemente A, B, C, D, E und F sind geöffnet. Es besteht dann für die beiden elektrischen Maschinen der An- triebsaggregate 4, 28 ein Drehzahlüberlagerungsmodus am Planetengetriebe des zweiten Teilgetriebes 6. So kann rein elektrisch angefahren werden, wobei beide elektrischen Maschinen 4, 28 im Fahrzeugstillstand drehen können. Es kann ein so- genanntes Stillstands-Derating an den elektrischen Maschinen 4, 28 verhindert wer- den.

Es ist möglich, die Trennkupplung KO und das weitere Schaltelement G über einen gemeinsamen Aktuator zu betätigen, sodass immer nur eines der Schaltelemente KO oder G geschlossen sein kann, aber nie beide gleichzeitig. Hierdurch kann ein Aktua- tor eingespart werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass dann ein leistungsverzweig- ter Fährbetrieb bei geschlossener Trennkupplung KO nicht möglich ist, da dann KO und G nicht gleichzeitig geschlossen sein können. Es ist jedoch ein serieller Fahrbe- trieb bei leerem elektrischem Energiespeicher möglich.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 6, in welcher das Getriebe gespiegelt ist bzw. das als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebs- aggregat 3 an einer anderen Seite des Getriebes 2 angebunden ist, nämlich benach- bart zum zweiten Teilgetriebe 6. Dabei können dann die beiden Schaltelemente KO und G, also die Trennkupplung KO und das weitere Schaltelement G, von einem Doppelschaltelement bereitgestellt werden, die dann über einen gemeinsamen Aktu- ator derart betätigt werden, dass immer nur eines der Schaltelemente KO oder G ge- schlossen ist, aber nie beide gleichzeitig. Wie oben ausgeführt ist dann ein leistungs- verzweigter Fährbetrieb bei geschlossener Trennkupplung KO nicht möglich, jedoch ein serieller Fährbetrieb bei leerem elektrischem Energiespeicher. Ein weiterer Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und dem Aus- führungsbeispiel der Fig. 7 besteht darin, dass im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 das dritte Antriebsaggregat 28, welches als elektrische Maschine ausgeführt ist, über ei- ne Stirnradstufe 27 nicht, wie in Fig. 6 an das Festrad 16 der Vorgelegewelle 11 son- dern vielmehr an das Festrad 12 der ersten Antriebswelle 7 gekoppelt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 8, wobei sich das Ausfüh- rungsbeispiel der Fig. 8 vom Ausführungsbeispiel der Fig. 6 lediglich dadurch unter- scheidet, dass die Trennkupplung KO nicht als formschlüssige Klauenkupplung, son- dern vielmehr als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist. Hierbei ist von Vorteil, dass die reibschlüssige Trennkupplung KO unter Last geöffnet werden kann, wodurch ein Abwürgeschutz für das als Verbrennungsmotor ausgebildete erste Antriebsaggregat 3 bereitgestellt werden kann. Bei einer Notbremsung kann KO schlupfend geöffnet werden, um zu verhindern, dass der Verbrennungsmotor 3 unerwünscht zum Still stand kommt.

In sämtlichen gezeigten Ausführungsbeispielen kann die elektrische Maschine des ersten Antriebsaggregats 4 koaxial oder achsparallel angeordnet werden. Ferner kann in sämtlichen Ausführungsbeispielen die zweite elektrische Maschine des drit- ten Antriebsaggregats 28 vorhanden oder nicht vorhanden sein, koaxial oder achspa- rallel angeordnet und auf unterschiedliche Art und Weisen an eines der Festräder 16, 12 von Vorgelegewelle 11 oder erster Antriebswelle 7 angebunden werden. Das Ge- triebe kann gespiegelt oder nicht gespiegelt aufgebaut sein, wobei in sämtlichen Aus- führungsbeispielen das weitere Schaltelement G und/oder die Trennkupplung KO vorhanden sein kann, die entweder als Klauenkupplung oder Reibkupplung ausge- führt sein kann. Die elektrische Maschinen 4, 28 können vorzugsweise integrale Baugruppen des Getriebes 2 sein. Bezuqszeichen

1 Antriebssystem

2 Getriebe

3 erstes Antriebsaggregat / Verbrennungsmotor

4 zweites Antriebsaggregat / elektrische Maschine

5 erstes Teilgetriebe

6 zweites Teilgetriebe

7 erste Antriebswelle

8 zweite Antriebswelle

9 Abtriebswelle

10 Abtrieb

11 Vorgelegwelle

12 Festrad

13 Losrad

14 Losrad

15 Losrad

16 Festrad

17 Losrad

18 Losrad

19 Festrad

20 Festrad

21 Festrad

22 Hohlrad

23 Steg

24 Sonnenrad

25 Gehäuse

26 Stirnradstufe

27 Stirnradstufe

28 drittes Antriebsaggregat / elektrische Maschine

29 Stirnradstufe

A Schaltelement

B Schaltelement C Schaltelement

D Schaltelement

E Schaltelement

F Schaltelement

G Schaltelement

KO Trennkupplung

Claims

Patentansprüche

1. Getriebe (2) eines Kraftfahrzeugs,

mit einer ersten Antriebswelle (7) für ein erstes Antriebsaggregat (3), mit einer zweiten Antriebswelle (8) für ein zweites Antriebsaggregat (4), mit einer Abtriebswelle (9),

mit einem die erste Antriebswelle (7) und eine über eine Konstantübersetzung mit der ersten Antriebswelle (7) gekoppelte Vorgelegewelle (11 ) umfassenden ersten Teilgetriebe (5) für das erste Antriebsaggregat (3),

wobei auf der Vorgelegewelle (11 ) Zahnräder (16, 17, 18) angeordnet sind, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnräder (12, 13, 15) kämmen,

wobei zumindest einige der koaxial zur ersten Antriebswelle (7) ange- ordneten Zahnräder (14, 15) in auf der Abtriebswelle (9) angeordnete Zahnrä- der (20, 21 ) kämmen,

wobei sowohl der ersten Antriebswelle (7) als auch der Vorgelegewelle (11 ) Schaltelemente (A, B, C, D) zugordnet sind, die abhängig von deren Schaltstellung für das erste Antriebsaggregat (3) entweder einen Gang mit ei- ner ersten Anzahl von Zahnradeingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten, größeren Anzahl von Zahnradeingriffen bereitstellen,

mit einem die zweite Antriebswelle (8) umfassenden zweiten Teilgetriebe (6) für das zweite Antriebsaggregat (4),

wobei das zweite Teilgetriebe (6) als Planetengetriebe mit einem Son- nenrad (24), einem Hohlrad (22) und einem Steg (23) ausgebildet ist,

wobei das Hohlrad (22) die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilge- triebes (6) bildet,

wobei der Steg (23) an die Abtriebswelle (9) und an ein auf der Vorge- legewelle (11 ) angeordnetes Zahnrad (18) permanent gekoppelt ist,

wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente (F, E) zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung das Sonnenrad (24) gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

der Steg (23) des Planetengetriebes über ein koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnetes Zahnrad (14) permanent an die Abtriebswelle (9) gekoppelt ist, der Steg (23) des Planetengetriebes über ein weiteres koaxial zur ersten An- triebswelle (7) angeordnetes Zahnrad (15) permanent mit einem auf der Vorgelege- welle (11 ) angeordneten Zahnrad (18) gekoppelt ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das koaxial zur ers- ten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnrad (14), welches den Steg (23) des Plane- tengetriebes permanent mit der Abtriebswelle (9) koppelt, und das koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnrad (14), welches den Steg (23) des Planetenge- triebes permanent mit einem auf der Vorgelegewelle (11 ) angeordneten Zahnrad (18) koppelt, als drehfest miteinander verbundene Losräder der ersten Antriebswelle (7) ausgebildet sind.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Vorgelegewelle (11 ) angeordnete Zahnrad (18), an welches der Steg (23) des Planetengetriebes permanent gekoppelt ist, als Losrad der Vorgelegewelle (11 ) ausgebildet ist, welches dann, wenn eines der der Vorgelegewelle (11 ) zugord- neten Schaltelemente (A) geschlossen ist, drehfest an die Vorgelegewelle (11 ) ge- koppelt ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (4) direkt an die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) koppelbar ist, sodass das zweite Antriebsaggregat (4) unmittelbar mit der zweiten Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) in Wirkverbindung steht.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (4) indirekt an die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) koppelbar ist, sodass das zweite Antriebsaggregat (4) mittelbar mit der zweiten Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) in Wirkverbindung steht.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Planetengetriebe ein weiteres Schaltelement (G) zugordnet ist, über das ab- hängig von der Schaltstellung am Planetengetriebe ein Drehzahlüberlagerungsmo- dus für das erste und zweite Antriebsaggregat (3, 4) einstellbar ist, in welchem das erste Antriebsaggregat (3) mit dem Sonnenrad (24) des Planetengetriebes, das zwei- te Antriebsaggregat (4) mit dem Hohlrad (22) des Planetengetriebes und der Steg (23) des Planetengetriebes mit der Abtriebswelle (9) gekoppelt ist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein drittes Antriebsaggregat (28), welches als elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei das dritte Antriebsaggregat (28) mit der ersten Antriebswelle (7) in Wirkverbindung steht.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der Konstantübersetzung zwischen erster Antriebswelle (7) und Vorgelegewelle (11 ) ein auf der ersten Antriebswelle angeordnetes Festrad (12) in ein auf der Vorgelegewelle angeordnetes Festrad (16) kämmt.

10. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Antriebsaggregat (28) entweder an das auf der ersten Antriebswelle (7) angeordnete Festrad (12) oder an das auf der Vorgelegewelle (11 ) angeordnete Festrad (16) ge- koppelt ist.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine der ersten Antriebswelle (7) zugeordnete Trennkupplung (K0) zur abkoppelbaren Anbin- dung des ersten Antriebsaggregats (3) an die erste Antriebswelle (7).

12. Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs,

mit einem Getriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,

mit einem an die erste Antriebswelle (7) gekoppelten ersten Antriebsaggre- gat (3),

mit einem an die zweite Antriebswelle (8) gekoppelten zweiten Antriebsaggre- gat (4),

mit einem an die Abtriebswelle (9) gekoppelten Abtrieb (10).