WO2021213757A1

WO2021213757A1 - Getriebe und antriebssystem eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2021213757A1
Application number: PCT/EP2021/057363
Authority: WO
Inventors: Johannes Kaltenbach; Martin Brehmer; Fabian Kutter; Matthias Horn; Stefan Beck
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-10-28
Also published as: US20230029575A1; CN114466755A; DE102020205090A1

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 Vorgelegewellem(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) umfasenden 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 ein die erste Antriebswelle umfassendes erstes Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat auf.

Das Getriebe weist ein die zweite Antriebswelle umfassendes zweites Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat auf, wobei das zweite Teilgetriebe als Planetengetriebe mit Bauteilen wenigstens umfassend mit ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg ausgebildet ist. Je nach Definition kommen zumindest Planetenräder hinzu, wenn diese nicht als Teil des Stegs definiert sind.

Das erste Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ist als Stirnradgetriebe mit ineinander kämmen den Zahnrädern ausgebildet.

Das Getriebe weist wenigstens eine Vorgelegewelle auf. Vorzugsweise weist das Getriebe zwei Vorgelegewellen auf.

Das zweite Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als elektrische Maschine ausgeführt ist, ist als Planetengetriebe ausgeführt.

Dabei ist eine Schalteinrichtung dem Planetengetriebe zugeordnet, wobei in einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung ein erstes Bauteil des Planetengetriebes mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung ein zweites Bauteil des Planetengetriebes mit der zweiten An triebswelle verbunden ist. Durch die Schalteinrichtung kann eine wechselnde Über setzung des zweiten Teilgetriebes erzielt werden.

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. Die Vorgelegewellen können durch die Ausfüh rung des zweiten Teilgetriebes als Planetengetriebe relativ kurz ausgeführt werden. Ein weiterer Bauraumvorteil kann dann realisiert werden, wenn die dem zweiten Teil getriebe zugeordneten Schaltelemente als Doppelschaltelement ausgeführt werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zweite Abtriebswelle über ein koaxial zur ersten Antriebswelle angeordnetes Zahnrad permanent an eine Vorgelegewelle gekoppelt. Bevorzugt ist dies die einzige Anbindungsstelle an den Abtrieb.

Bevorzugt können auf der ersten Antriebswelle genau zwei Festräder angeordnet sein. Diese können bevorzugt im Doppeleingriff angeordnet sein, also jeweils mit zwei Losrädern kämmen. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.

Vorzugsweise kann das auf der Vorgelegewelle angeordnete Zahnrad, welches an die zweite Eingangswelle gekoppelt ist, als Festrad ausgebildet sein.

Vorteilhafterweise kann das zweite Antriebsaggregat an das Hohlrad des Planeten getriebes angebunden sein. Dadurch kann das Planetengetriebe vereinfacht aufge baut werden.

Vorteilhafterweise kann durch eine der ersten Antriebswelle zugeordnete Trennkupp lung zur abkoppelbaren Anbindung des ersten Antriebsaggregats an die erste An triebswelle vorgesehen sein.

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 10 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 eine Liste beispielhafter Übersetzungswerte eines Antriebssystems mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 4 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zwei ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 5 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 6 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 7 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem fünften Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 8 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem sechs ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 9 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem sieb ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 10 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem achten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 11 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem neun ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 12 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zehn ten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;

Fig. 13 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem elften Ausführungsbeispiel eines Getriebes; Fig. 14 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zwölf ten 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.

Zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der ersten Antriebswelle 7 kann eine Dämpfungseinrichtung TD angeordnet sein. Die Dämpfungseinrichtung TD kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein und der Tilger kann als Drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.

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 VM ausgebildete erste Antriebsaggregat 3 permanent gekoppelt ist, über eine Vorge legewelle 11 . Die Vorgelegewelle 11 verläuft parallel zur ersten Antriebswelle 7, und weist Zahnräder 12, 16, 17, 18 auf. Die Vorgelegewelle 11 steht über das als Festrad ausgebildete Zahnrad 12 in Zahnradeingriff mit der Abtriebswelle 9 bzw. dem Differential 10.

Bei den koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierten Zahnrädern handelt es sich um die Zahnräder 13, 14 und 15. Bei den Zahnrädern 13 und 14 handelt es sich um Festräder. Das Zahnrad 15 ist in Bezug auf die erste Antriebswelle 7 kein Festrad, da keine drehfeste Verbindung besteht. Es ist aber auch kein Losrad, da kein Schalt element zur Verbindung des Zahnrades 15 mit der ersten Antriebswelle 7 vorgese hen ist. Das Zahnrad 15 ist also ausschließlich auf der ersten Antriebswelle 7 gela gert.

Der zweiten Vorgelegewelle 9 sind zwei Schaltelemente B und D zugeordnet. Diese beiden Schaltelemente B und D sind vorzugsweise von einem Doppelschaltelement

51 ausgeführt, wobei immer nur eines dieser Schaltelemente geschlossen sein kann.

Dann, wenn das Schaltelement D geschlossen ist, ist das Losrad 20 drehfest an die zweite Vorgelegewelle 9 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das Schaltelement B ge schlossen ist, ist das Losrad 21 drehfest an die zweite Vorgelegewelle 9 gekoppelt.

Der ersten Vorgelegewelle 11 sind zwei Schaltelemente A und C zugeordnet. Diese beiden Schaltelemente B und D sind vorzugsweise von einem Doppelschaltelement

52 ausgeführt, wobei immer nur eines dieser Schaltelemente geschlossen sein kann.

Dann, wenn das Schaltelement C geschlossen ist, ist das Losrad 16 drehfest an die erste Vorgelegewelle 11 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das Schaltelement A ge schlossen ist, ist das Losrad 17 drehfest an die erste Vorgelegewelle 11 gekoppelt. Auf diese Art und Weise können alleine durch das erste Teilgetriebe 5 vier Gangstu fen für Übersetzungen i1, i2, i3 und i4 mit geringem Bauraum zur Verfügung gestellt werden.

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 13, 14 und 15.

Das Zahnrad 19 kämmt in das Differential des Abtriebs 10. Das Zahnrad 20 kämmt in das Fest 13 der ersten Antriebswelle 7, das Zahnrad 21 kämmt in das Festrad 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.

Über die Übersetzungsstufe ic mit den Zahnrädern 15 und 18 ist das zweite Teilge triebe 6 an das erste Teilgetriebe 5 angebunden. Die Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine EM1 und der Vorgelegewelle 11 kann über die Schaltstellung der Schalteinrichtung S3 beeinflusst werden. Je nachdem ob und welches der Schaltelemente E und F geschlossen ist, ist entweder das Hohlrad 22 oder der Steg 23 als Bauteile des Planetengetriebes PG mit der zweiten Antriebswelle und dann mit der Vorgelegewelle 11 gekoppelt.

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

Das Hohlrad 22 des Planetengetriebes PG stellt die zweite Antriebswelle 8 des Ge triebes 2, nämlich des zweiten Teilgetriebes 6 desselben, bereit. In Fig. 1 ist die elektrische Maschine EM1 , die das zweite Antriebsaggregat 4 bereitstellt, direkt bzw. unmittelbar an die zweite Antriebswelle 8 gekoppelt und koaxial zum Planetengetrie- be PG positioniert, sodass der Planetensatz im Rotor der elektrischen Maschine 4 geschachtelt angeordnet ist.

Die Abtriebsseite des Planetengetriebes 6 wird vom Steg 23 oder vom Hohlrad 22 gebildet. Das Sonnenrad 24 ist permanent gehäusefest gekoppelt.

Dem zweiten Teilgetriebe 6 sind Schaltelemente E und F zugeordnet. Abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente E und F ist eines der Bauteile des Planetenge triebes PG mit der zweiten Antriebswelle 8 gekoppelt. Bei geschlossenem Schalt element E ist dies der Steg 23, bei geschlossenem Schaltelement F das Hohlrad 22.

Zusammenfassend kann man Folgendes zu der Ausgestaltung nach Fig. 1 sagen:

Die beiden Gänge für die elektrische Maschine EM1 werden mit Hilfe eines Plane tengetriebes PG erzeugt. Der Antrieb stellt das Hohlrad 22 dar, der Abtrieb der Steg 23. Die Sonne 24 ist permanent gehäusefest. Die elektrische Maschine EM1 ist mit dem Hohlrad 22 verbunden. Das Schaltelement E verbindet die zweite Antriebswelle 8 mit dem Steg 23, sodass der erste elektrische Gang E1 geschaltet werden kann. Das Schaltelement F verbindet die zweite Antriebswelle 8 mit dem Hohlrad 22 bzw. mit dem Rotor der elektrischen Maschine EM1 , sodass der zweite elektrische Gang E2 geschaltet werden kann. Die zweite Antriebswelle 8 ist permanent mit dem Ab trieb verbunden über die Stirnradstufe ic. Dies stellt das Teilgetriebe 6 für die elektri sche Maschine EM1 dar. Die Schaltelemente E/F können als Doppelschaltelement in der Schalteinrichtung S3 zusammengefasst werden.

Wenn die Schaltelemente E und F beide offen sind, sind sowohl die elektrische Ma schine EM1 als auch das Planetengetriebe abgekoppelt und verursachen beim rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb (Zustände 11-14) keine Schleppverluste.

„Rein verbrennungsmotorisch“ meint dabei, dass die große elektrische Maschine EM1 abgekoppelt ist. Die kleinere elektrische Maschine EM2 dreht jedoch mit, sofern sie vorhanden ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Planetengetriebe PG koaxial zur ersten An triebswelle 7 angeordnet • Vom Abtrieb des Planetengetriebes (Steg 23/Hohlrad 22) wird eine zusätzliche Stirnradstufe ic zur Vorgelegewelle 11 vorgesehen. Es ist vorteilhaft, die Vor gelegewelle 11 zu verwenden und nicht die Vorgelegewelle 9, da iab1 eine höhere Übersetzung bereitstellt als iab2. Eine hohe Übersetzung für eine elektrische Maschine EM1 ist vorteilhaft: eine Auslegung mit mehr Drehzahl und weniger Drehmoment ist möglich.

Die Funktionsweise ist folgendermaßen:

• Es ist eine Vielzahl an Schaltzuständen möglich (rein elektrischer Betrieb, rein verbrennungsmotorischer Betrieb, Hybridbetrieb)

• Die beiden elektrischen Gänge E1 und E2 sind untereinander nicht lastschalt- bar

• Im Hybridbetrieb sind Lastschaltungen durch elektrische Zugkraftstützung mit der elektrischen Maschine EM1 möglich

Dadurch

• Ist die betroffene Vorgelegewelle axial kürzer und beansprucht daher weniger Bauraum

• Kann bei einer zum Verbrennungsmotor VM koaxialen elektrischen Maschine EM1 das Planetengetriebe PG im Rotor der EM1 geschachtelt werden

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.

Die Übersetzungswerte der Schaltmatrix der Fig. 3 sind lediglich rein exemplarischer Natur. Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in welcher die An triebswelle 7 nicht bis zum Ende des Getriebes 2 geht. Die Vor- und Nachteile sind konstruktiver Art, beispielsweise bezüglich Lagerung.

Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in welcher eine Trennkupplung KO für den Verbrennungsmotor VM hinzugefügt ist. Die Trenn kupplung KO kann eine Klauenkupplung ausgebildet sein oder alternativ als Reib kupplung. Das Vorsehen der Trennkupplung KO weist folgende Vorteile auf:

• Bei offener KO ist ein rein elektrischer Fährbetrieb mit EM2 möglich (Nutzung der Gänge V1 , V2, V3, V4).

• Ein rein elektrischer Fährbetrieb mit EM1 und EM2 zusammen ist möglich, wobei die jeweiligen Gänge beliebig kombiniert werden können.

• Im rein elektrischen Fährbetrieb (KO offen) kann EM2 die Zugkraft stützen, während EM1 den Gang wechselt

• Im rein elektrischen Fährbetrieb (KO offen) kann EM1 die Zugkraft stützen, während EM2 den Gang wechselt

Ist die Trennkupplung KO als Reibkupplung ausgebildet ergeben sich weitere Vortei le:

• KO kann auch unter Last öffnen, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehl funktion beim VM.

• KO kann auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, sodass ein soge nannter „Schwungstart“ des VM mit EM2 möglich ist (Ausnutzung der Träg heitsmasse von EM2 zum VM-Start).

Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in welcher der Rotor der elektrischen Maschine EM1 nicht permanent mit dem Hohlrad verbun den ist, sondern mit dem der Schalteinrichtung S3 in Form des Doppelschaltelemen tes E/F zwischen Hohlrad 22 und Steg 23 umgekoppelt werden kann. Der Steg 23 ist mit zweiten Antriebswelle 8 permanent verbunden. Dadurch kann das Planetengetriebe PG nicht abgekoppelt werden und auch nicht verblockt werden. Es treten bei höheren Fahrgeschwindigkeiten hohe Drehzahlen am Hohlrad 22 und an den Planetenrädern auf.

Die Schaltmatrix und Funktionen sind identisch zu der Ausgestaltung nach Fig. 1.

Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in welcher

• Das Planetengetriebe PG anders verschaltet ist: die elektrische Maschine EM1 ist mit dem Steg 23 verbunden.

• Das Planetengetriebe PG wirkt bei Schaltstellung F ins Schnelle

• Die Stirnrad-Getriebeübersetzung ic wird daher angepasst: es wird eine höhe re Übersetzung gewählt als bei Fig. 1 , sodass für die elektrische Maschine EM1 bzw. die elektrischen Gänge E1 und E2 wieder passende Übersetzungen entstehen

Dadurch erhält man folgende Vorteile:

• Im Haupt-E-Fahrgang E1 (Schaltelement E geschlossen) ist der Wirkungsgrad gut (keine Leistung im abwälzenden Planetengetriebe)

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 7, in welcher die An triebswelle 7 nicht bis zum Ende des Getriebes geht. Die Vor- und Nachteile sind konstruktiver Art. Diese Abwandlung kann in allen Ausführungsformen umgesetzt werden.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 7, in welcher

• Der Rotor der elektrischen Maschine EM1 nicht permanent mit dem Hohlrad 22 verbunden ist, sondern mit dem Doppelschaltelement E/F zwischen Hohl rad 22 und Steg 23 umgekoppelt werden kann. Das Hohlrad 22 ist mit der zweiten Antriebswelle permanent verbunden

• Das Planetengetriebe wirkt bei Schaltstellung F ins Schnelle

Dadurch kann das Planetengetriebe PG nicht abgekoppelt werden nicht abgekoppelt werden und auch nicht verblockt werden. Es treten bei höheren Fahrgeschwindigkei- ten hohe Drehzahlen am Hohlrad und an den Planeten auf (aufgrund der hohen Übersetzung der Stirnradstufe ic).

Fig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in wel cher das Planetengetriebe PG anders angebunden ist: die Anbindung des Hohlrades 22 und des Sonnenrades 24 sind vertauscht. Das Hohlrad 22 ist permanent gehäu sefest, die Sonne 24 ist mit dem Rotor der elektrischen Maschine EM1 verbunden. Dadurch ergeben sich folgende Unterschiede zu der Ausführungsform nach Fig. 1:

• Die elektrische Maschine EM1 hat im Gang E1 eine deutlich höhere Überset zung (im Zahlenbeispiel 17.82 bei Fig. 10 und 10.35 bei Fig. 1)

• Ein Vorteil ist, dass die elektrische Maschine EM1 mit geringerer Drehmomen tanforderung ausgelegt werden kann

• Der Gang E2 hat die gleiche Übersetzung wie bei Fig. 1

• Wird keine so hohe Übersetzung im Gang E1 benötigt, kann beispielsweise die Übersetzung der Stirnradstufe ic etwas reduziert werden.

• Die Übersetzungen für den Verbrennungsmotor VM und ggf. die elektrische Maschine EM2 sind davon unberührt

Fig. 11 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 10, in welcher die Antriebswelle 7 nicht bis zum Ende des Getriebes geht. Die Vor- und Nachteile sind konstruktiver Art.

Fig. 12 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in wel cher die elektrische Maschine EM2 mit der Vorgelegewelle 11 verbunden ist, nämlich über ein Zwischenrad 26. Die Abwandlung ist funktional gleichbedeutend zur Ausge staltung nach Fig. 1 , da die Vorgelegewellel 1 permanent mit dem Verbrennungsmo tor VM wirkverbunden ist.

Diese Abwandlung kann in allen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden.

Fig. 13 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 , in wel cher • Die Sonne 24 für den Gang E1 gehäusefest geschaltet wird (Schaltelement E).

• Für den Gang E2 wird das Planetengetriebe verblockt, indem zwei der drei Elemente miteinander verbunden werden (Schaltelement F).

• Vorteilhaft ist es, wenn E und F als ein Doppelschaltelement z.B. in der Schalteinrichtung S3 ausgeführt wird. Da die Sonne 24 gegen das Gehäuse 25 geschaltet wird, bleiben für die Verblockung mit F zwei sinnvolle Varianten übrig: Sonne 24 mit Hohlrad 22 oder Sonne 24 mit Steg 23.

• Es wäre auch die Verbindung Hohlrad 22 mit Steg 23 möglich, dann ist aber das Doppelschaltelement nicht möglich.

Bei dieser Ausführungsform kann aber das Planetengetriebe nicht abgekoppelt werden kann.

Fig. 14 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 13, in welcher

• das Planetengetriebe PG anders verschaltet ist. Die elektrische Maschine EM1 ist mit dem Steg 23 verbunden.

• Das Planetengetriebe PG wirkt bei Schaltstellung F ins Schnelle

• Die Stirnradübersetzung ic kann angepasst werden (es wird eine höhere Übersetzung gewählt als bei Fig. 13), sodass für die elektrische Maschine EM1 wieder passende Gang Übersetzungen entstehen

Die hat den Vorteil, dass im Gang E1 (Schaltelement E geschlossen) der Wirkungs grad für EM1 gut ist, da keine Leistung im Planetengetriebe verbleibt, da es verblockt ist. Allerdings kann das Planetengetriebe nicht abgekoppelt werden.

Alle Ausführungsformen weisen folgenden Merkmale auf/können folgende Merkmale aufweisen:

Die, insbesondere koaxial zu den Antriebswellen angeordnete, elektrische Maschine EM1 kann ganz am Getriebeende sitzen. Ein Aktuator zur Betätigung der Schaltein richtung S3 mit den Schaltelementen E/F kann sie getriebeseitig von außen errei chen. Dies kann insbesondere bei einer besonders großen und leistungsfähigen elektrischen Maschine EM1 sinnvoll sein, wenn sowohl die Schalteinrichtung S3 mit den Schaltelementen E/F als auch das Planetengetriebe PG mindestens teilweise innerhalb des Rotors der elektrischen Maschine EM1 radial schachtelbar sind. Dies hat den Vorteil, dass axialer Bauraum eingespart wird.

Die Antriebswelle 7 muss nicht bis zum Ende des Getriebes 2 gehen, sie kann alter nativ auch schon beim Festrad der Stirnradstufen i1 / i2 enden. Es kann jedoch kon struktiv aus Lagerungsgründen sinnvoll sein, die Antriebswelle 7 wie im Schema an gedeutet zu verlängern.

Es ist vorteilhaft, einen mit dem Verbrennungsmotor VM fest verbundenen zusätzli chen Starter-Generator EM2 vorzusehen, da mit der elektrischen Maschine EM1 kein Laden im Stillstand möglich ist.

Die elektrische Maschine EM2 kann bevorzugt mit einem Zwischenrad am Festrad der Stirnradstufen i3 / i4 angebunden werden (dieses hat einen größeren Durchmes ser als das Festrad der Stirnradstufen i1 / i2).

Die elektrische Maschine EM2 kann alternativ als koaxiale E-Maschine an die An triebswelle 7 angebunden sein.

Die elektrische Maschine EM2 könnte alternativ auch am Riementrieb des Verbren nungsmotor VM angebracht sein.

Die elektrische Maschine EM2 könnte alternativ auch an einem zusätzlichen Festrad auf der ersten Antriebswelle 7 angebunden sein. Die elektrische Maschine EM2 könnte weiter alternativ auch an einem Losrad der Vorgelegewellen 9 oder 11 ange bunden sein, da auch auf diesem Weg eine permanente Wirkverbindung zur ersten Antriebswelle 7 besteht.

Folgende Funktionen können mit der elektrischen Maschine EM2 abgedeckt werden, sofern die elektrische Maschine EM2 vorhanden ist:

• VM-Start aus rein elektrischer Fahrt • Versorgung des elektrischen Bordnetzes

• serielles Kriechen und serielles Fahren vorwärts / rückwärts. Die elektrische Maschine EM2 erzeugt dabei Strom für die elektrische Maschine EM1 in den Schaltzuständen 9 und 10

• Unterstützung der VM-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen Eine Synchronisation von Klauenschaltelementen beispielsweise bei Schaltungen wird vorteilhaft durch Drehzahlregelung an einer E-Maschine vorgenommen.

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 Zwischenrad

28 drittes Antriebsaggregat / elektrische Maschine

A Schaltelement

B Schaltelement

C Schaltelement

D Schaltelement E Schaltelement

F 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) umfassenden ersten Teilgetriebe (5) für das erste Antriebsaggregat (3), mit einem die zweite Antriebswelle (8) umfassenden zweiten Teilgetriebe (6) für das zweite Antriebsaggregat (4), wobei das zweite Teilgetriebe (6) als Planetengetriebe mit Bauteilen wenigstens um fassend ein Sonnenrad (24), ein Hohlrad (22) und einen Steg (23) ausgebildet ist, wobei eine Schalteinrichtung (S3) dem Planetengetriebe (PG) zugeordnet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung (E) der Schalteinrichtung (S3) ein erstes Bauteil (23) des Planetengetriebes (PG) mit der zweiten Antriebswelle (8) verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung (F) der Schalteinrichtung (S3) ein zweites Bauteil (22) des Planetengetriebes (PG) mit der zweiten Antriebswelle (8) verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abtriebswelle (8) über ein koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordne tes Zahnrad (15) permanent an eine Vorgelegewelle (11) gekoppelt ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten An triebswelle zwei Festräder (13, 14) angeordnet sind.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Vorgelegewelle (11 ) angeordnete Zahnrad (18), welches an die zweite Eingangswelle gekoppelt ist, als Festrad ausgebildet ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (4) an das Hohlrad (22) des Planetengetriebes ange bunden ist. ZFWO 2021/2137573P AG PCT/EP2021/0573632 Friedrichshafen 2020-04-22

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Antriebs aggregat (28) entweder an ein auf der ersten Antriebswelle (7) angeordnete Festrad (12) oder an ein auf einer Vorgelegewelle (11 ) angeordnete Festrad (16) gekoppelt ist.

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

9. Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Getriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem an die erste Antriebswelle (7) gekoppelten ersten Antriebsaggregat (3), mit einem an die zweite Antriebswelle (8) gekoppelten zweiten Antriebsaggregat (4), mit einem an die Abtriebswelle (9) gekoppelten Abtrieb (10).