DE102014220944A1 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents

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Uwe Griesmeier
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Abstract

Getriebe (G) mit einer Eingangswelle (GW1), einer Abtriebswelle (GW2), einer Zwischenwelle (WZ), einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (P1, P2), einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Stator (S) und einem mit der Zwischenwelle (WZ) wirkverbundenen Rotor (R), einem ersten Schaltelement (K2), einem zweiten Schaltelement (B2), einem dritten Schaltelement (K0), einem vierten Schaltelement (K1) und einem fünften Schaltelement (B1), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1, P2) je ein erstes Element (E11, E12) ein zweites Element (E21, E22) und ein drittes Element (E31, E32) aufweisen, wobei die Eingangswelle (GW1) über das dritte Schaltelement (K0) mit der Zwischenwelle (WZ) verbindbar ist, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Zwischenwelle (WZ) ständig verbunden ist, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) über das erste Schaltelement (K2) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist und über das fünfte Schaltelement (B1) drehfest festsetzbar ist, wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) Drehmoment zwischen dem ersten, zweiten, und dritten Element (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) übertragbar ist, wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) zwei der ersten, zweiten, und dritten Elemente (E11, E21, E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) miteinander verbindbar sind.Transmission (G) with an input shaft (GW1), an output shaft (GW2), an intermediate shaft (WZ), a first and a second planetary gear set (P1, P2), an electric machine (EM) with a stator (S) and a with the intermediate shaft (WZ) operatively connected rotor (R), a first switching element (K2), a second switching element (B2), a third switching element (K0), a fourth switching element (K1) and a fifth switching element (B1), wherein the first and the second planetary gear set (P1, P2) each have a first element (E11, E12) a second element (E21, E22) and a third element (E31, E32), wherein the input shaft (GW1) via the third switching element (K0) with the intermediate shaft (WZ) is connectable, wherein the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) with the intermediate shaft (WZ) is constantly connected, wherein the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) via the first switching element (K2 ) Is connectable to the output shaft (GW2), wherein the third Elem ent (E31) of the first planetary gear set (P1) is continuously connected to the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) and via the fifth switching element (B1) rotatably fixed, wherein by closing the second switching element (B2) torque between the first, second, and third element (E12, E22, E32) of the second planetary gear set (P2) is transferable, wherein closing the fourth switching element (K1) two of the first, second, and third elements (E11, E21, E31) of the first Planetary gear set (P1) are connected to each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Eingangswelle, einer Abtriebswelle, einer Zwischenwelle, einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz, einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator und fünf Schaltelementen. Die Erfindung betrifft ferner einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Hybridantriebsstranges. The invention relates to a transmission with an input shaft, an output shaft, an intermediate shaft, a first and a second planetary gear, an electric machine with a rotor and a stator and five switching elements. The invention further relates to a hybrid powertrain for a motor vehicle, and a method for controlling such a hybrid powertrain.

Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem insgesamt vier Gänge, also vier feste Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Abtriebswelle, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission in which a total of four gears, so four fixed gear ratios between an input shaft and an output shaft, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes here. Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adapt the speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.

Aus dem Fachbuch LOOMAN Johannes, Zahnradgetriebe, 3. Auflage: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, Seite 236–239 ist ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, zwei Planetenradsätze und insgesamt fünf Schaltelemente aufweist. Durch selektive Betätigung der Schaltelemente sind vier schaltbare Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle herstellbar. From the textbook LOOMAN Johannes, gear transmission, 3rd edition: Springer, 1996, ISBN 3-540-60336-0, page 236-239 a transmission for a motor vehicle is known, which has an input shaft, an output shaft, two planetary gear sets and a total of five switching elements. By selective actuation of the switching elements four switchable forward gears and one reverse gear between the input shaft and the output shaft can be produced.

Die Patentanmeldungen DE 10 2013 002 586 A1 und DE 10 2013 002 587 A1 beschreiben je eine Hybridantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und mit zumindest zwei durch Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbaren Planetengetrieben, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer angetriebenen Eingangswelle und einer Abtriebswelle verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind, sowie mit einer zwischen der Brennkraftmaschine und der Eingangswelle angeordneten Trennkupplung. The patent applications DE 10 2013 002 586 A1 and DE 10 2013 002 587 A1 describe each a hybrid drive device for a motor vehicle, with an internal combustion engine, an electric machine and at least two switchable by switching elements in different gear ratios planetary gears, which are connected via input elements and output elements with a driven input shaft and an output shaft and whose reaction elements are coupled or braked, and with a separating clutch arranged between the internal combustion engine and the input shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, alternative Ausführungsformen für ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen bereitzustellen, welche für die Anwendung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges geeignet sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfahren zum Betrieb eines solchen Getriebes in einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs anzugeben. The object of the invention is to provide alternative embodiments for a transmission with four forward gears, which are suitable for use in the drive train of a hybrid vehicle. Another object of the invention is to provide suitable methods for operating such a transmission in a drive train of a hybrid vehicle.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die weitere Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. The first object is achieved by the features of claim 1. The further object is solved by the features of claim 13. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims, the description and from the figures.

Erfindungsgemäß weist das Getriebe eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, eine Zwischenwelle, einen ersten und zweiten Planetenradsatz, eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, und insgesamt fünf Schaltelemente auf, nämlich ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement, ein viertes Schaltelement und ein fünftes Schaltelement. Der Rotor der elektrischen Maschine ist mit der Zwischenwelle wirkverbunden. Die Wirkverbindung kann durch eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Rotor und der Zwischenwelle, oder auch durch ein geeignetes Übersetzungsgetriebe ausgebildet sein, beispielsweise durch einen Planetenradsatz. According to the invention, the transmission comprises an input shaft, an output shaft, an intermediate shaft, a first and second planetary gear set, an electric machine with a stator and a rotor, and a total of five switching elements, namely a first switching element, a second switching element, a third switching element, a fourth Switching element and a fifth switching element. The rotor of the electric machine is operatively connected to the intermediate shaft. The operative connection can be formed by a direct connection between the rotor and the intermediate shaft, or by a suitable transmission gear, for example by a planetary gear set.

Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. A planetary gear set includes a sun gear, a land and a ring gear. Rotatably mounted on the web are planet gears, which mesh with the toothing of the sun gear and / or with the toothing of the ring gear. A minus wheel set denotes a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planetary gears meshes with both the teeth of the sun gear, as well as with the teeth of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a fixed web. A plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.

Sowohl der erste als auch der zweite Planetenradsatz weisen je ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das erste Element wird durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Ist der Planetenradsatz als ein Minus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch einen Steg des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Ist der Planetenradsatz als ein Plus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch das Hohlrad des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des Planetenradsatzes. Both the first and the second planetary gear each have a first, second and third element. The first element is formed by a sun gear of the respective planetary gear set. If the planetary gear set is designed as a minus wheel set, then the second element is formed by a web of the planetary gear set, and the third element by a ring gear of the planetary gear set. If the planetary gear set is designed as a plus-wheel set, then the second element is formed by the ring gear of the planetary gear set, and the third element by the web of the planetary gear set.

Die Eingangswelle ist über das dritte Schaltelement mit der Zwischenwelle verbindbar. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist mit der Zwischenwelle ständig verbunden. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist über das erste Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Darüber hinaus ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement drehfest festsetzbar. The input shaft is connectable via the third switching element with the intermediate shaft. The first element of the first planetary gear set is permanently connected to the intermediate shaft. The second element of the first planetary gear set is connectable via the first switching element with the output shaft. The third element of the first planetary gear set is permanently connected to the second element of the second planetary gear set. In addition, the second element of the second planetary gear set on the fifth switching element rotatably fixed.

Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist Drehmoment zwischen den drei Elementen des zweiten Planetenradsatzes übertragbar. Ist das zweite Schaltelement geöffnet, so findet lediglich eine Drehzahlübertragung zwischen den Elementen des zweiten Planetenradsatzes statt. Bis auf geringfügige Verlustleistungen, die beispielsweise durch Schleppverluste hervorgerufen sein können, wird durch den zweiten Planetenradsatz bei geöffnetem zweitem Schaltelement keine Leistung übertragen. By closing the second switching element torque between the three elements of the second planetary gear set is transferable. If the second switching element is open, then only a rotational speed transmission takes place between the elements of the second planetary gear set. Except for minor power losses, which may be caused for example by drag losses, no power is transmitted by the second planetary gear set with the second switching element open.

Durch Schließen des vierten Schaltelements werden zwei der der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes miteinander verbunden. Eine derartige Verbindung der drei Elemente eines Planetenradsatzes führt dazu, dass alle drei Elemente die gleiche Drehzahl aufweisen, welche auch den Wert Null annehmen kann. By closing the fourth switching element, two of the three elements of the first planetary gear set are connected together. Such a compound of the three elements of a planetary gear set causes all three elements have the same speed, which can also assume the value zero.

Ein derartiges Getriebe zeichnet sich durch einen guten Verzahnungswirkungsgrad, einen einfachen Aufbau, eine kompakte Bauweise sowie durch geringe Bauteilbelastungen aus. Such a transmission is characterized by a good toothing efficiency, a simple structure, a compact design and low component loads.

Darüber hinaus vereinfacht eine direkte Verbindung zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Rotor der elektrischen Maschine insbesondere den Lageraufbau des Getriebes. Üblicherweise ist der Rotor einer elektrischen Maschine besonders starr zu lagern, um den Luftspalt zwischen Rotor und Stator unter allen Betriebsbedingungen möglichst konstant zu halten. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die dafür ohnehin erforderliche Rotorlagerung auch die Lagerung des Sonnenrads des ersten Planetenradsatzes übernehmen. In addition, a direct connection between the sun gear of the first planetary gear set and the rotor of the electric machine particularly simplifies the bearing structure of the transmission. Usually, the rotor of an electric machine is to be stored particularly rigidly in order to keep the air gap between the rotor and the stator as constant as possible under all operating conditions. By virtue of the solution according to the invention, the rotor bearing, which is in any case required for this purpose, can also take over the bearing of the sun gear of the first planetary gear set.

Vorzugsweise ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig drehfest festgesetzt, indem es mit dem Gehäuse oder mit einem anderen ständig drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden ist. Dabei ist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar. Durch eine derartige drehfeste Anbindung des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes kann die Zentrierung der Getriebekomponenten vereinfacht werden. Preferably, the first element of the second planetary gear set is permanently fixed rotationally fixed by being connected to the housing or with another permanently non-rotatable component of the transmission. In this case, the third element of the second planetary gear set via the second switching element to the output shaft is connectable. By such a rotationally fixed connection of the first element of the second planetary gear set, the centering of the transmission components can be simplified.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement drehfest festsetzbar, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit der Abtriebswelle verbunden ist. Auf diese Weise können das zweite und fünfte Schaltelement direkt am Gehäuse des Getriebes angeordnet werden, welches sich radial außerhalb der beiden Planetenradsätze befindet. Sind das zweite und/oder das fünfte Schaltelement als hydraulisch betätigte Bandbremsen oder Lamellenbremsen ausgebildet, so sind diese Schaltelemente durch die gehäusenahe Anordnung gut mit Hydraulikfluid erreichbar. Dies vereinfacht die Hydraulikfluidführung des Getriebes. According to an alternative embodiment, the first element of the second planetary gear set on the second switching element rotatably fixed, wherein the third element of the second planetary gear set is constantly connected to the output shaft. In this way, the second and fifth switching element can be arranged directly on the housing of the transmission, which is located radially outside the two planetary gear sets. If the second and / or the fifth shift element are designed as hydraulically actuated band brakes or multi-disc brakes, then these shift elements can be easily reached by the housing-near arrangement with hydraulic fluid. This simplifies the hydraulic fluid guidance of the transmission.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind durch selektives Betätigen des ersten, zweiten, vierten und fünften Schaltelements vier Vorwärtsgänge zwischen der Zwischenwelle und der Abtriebswelle vorzugsweise automatisiert schaltbar. Bei geöffnetem drittem Schaltelement wird dabei Drehmoment allein durch den Rotor der elektrischen Maschine auf die Zwischenwelle aufgebracht. Bei geschlossenem drittem Schaltelement wird entweder allein durch ein Antriebsaggregat, welches mit der Eingangswelle verbunden ist, oder durch das Antriebsaggregat und den Rotor der elektrischen Maschine Drehmoment auf die Zwischenwelle aufgebracht. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des fünften Schaltelements und des ersten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des ersten Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten Schaltelements und des ersten Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzung des ersten und zweiten Planetenradsatzes, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Gänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Bei einem Schaltvorgang in einen benachbarten Gang muss daher nur ein Schaltelement geöffnet und ein Schaltelement geschlossen werden. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer. According to one embodiment of the invention, four forward gears between the intermediate shaft and the output shaft are preferably automatically switched by selective actuation of the first, second, fourth and fifth switching element. When the third switching element is open, torque is applied solely to the intermediate shaft by the rotor of the electric machine. When the third switching element is closed, torque is applied to the intermediate shaft either solely by means of a drive unit which is connected to the input shaft or by the drive unit and the rotor of the electric machine. The first forward speed is formed by closing the fifth switching element and the first switching element. The second forward speed is formed by closing the second switching element and the first switching element. The third forward speed is formed by closing the fourth switching element and the first switching element. The fourth forward speed is formed by closing the second switching element and the fourth switching element. As a result, with a suitable choice of the stationary gear ratio of the first and second planetary gear, a well-suited for use in the motor vehicle translation series achieved. In addition, two adjacent gears always have a switching element that is closed in both of these gears. When switching to a neighboring gear, therefore, only one switching element must be opened and a switching element must be closed. This simplifies the switching process and shortens the switching time.

Vorzugsweise ist das fünfte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss 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 fünfte Schaltelement lediglich im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist. Das fünfte Schaltelement ist daher bei Betrieb des Getriebes im Kraftfahrzeug überwiegend geöffnet. Da das fünfte Schaltelement lediglich im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist, wird das fünfte Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang stets geöffnet, aber nicht geschlossen. Ein Öffnen eines Klauen-Schaltelements ist erheblich einfacher als der Schließ-Vorgang, da beim Schließen die Klauen erst in die dafür vorgesehen Lücken einrücken müssen, während beim Öffnen die Klauen lediglich lastfrei gestellt werden müssen. Beide Vorgänge benötigen Zeit, wobei besonders bei Schaltvorgängen von einem niedrigen Gang in einen höheren Gang die Schaltzeit aus fahrdynamischen Gründen möglichst kurz sein soll. Da das fünfte Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang jedoch nie geschlossen, sondern lediglich geöffnet werden muss, besteht durch die Ausbildung des fünften Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement keine Einschränkung hinsichtlich der Schaltdauer. Preferably, the fifth switching element is designed as a form-locking switching element. Positive-locking switching elements make the connection in the closed state by positive locking, and are characterized in the open state by lower drag losses than non-positive switching elements. By low in the open state drag losses of the efficiency of the transmission is improved, especially since the fifth switching element is closed only in the first forward gear. The fifth switching element is Therefore, when operating the transmission in the motor vehicle mainly open. Since the fifth shift element is closed only in the first forward gear, the fifth shift element is always opened during shifts to a higher gear, but not closed. Opening a claw-switching element is considerably easier than the closing process, since when closing the claws must first engage in the gaps provided, while the claws need only be made free of load when opening. Both processes require time, with the switching time for driving dynamic reasons should be as short as possible, especially when switching from a low gear to a higher gear. However, since the fifth switching element in switching operations in a higher gear never closed, but only needs to be opened, there is no restriction on the switching duration by the formation of the fifth switching element as a form-locking switching element.

Vorzugsweise ist das erste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Da das erste Schaltelement lediglich im vierten und damit höchsten Gang geöffnet ist, muss das erste Schaltelement bei einem Schaltvorgang in einen höheren Gang nie geschlossen werden. Daher besteht auch beim ersten Schaltelement durch die Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement keine Einschränkung hinsichtlich der Schaltdauer. Zudem verbessert die Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement den Wirkungsgrad des Getriebes im vierten Vorwärtsgang. Preferably, the first switching element is designed as a form-locking switching element. Since the first switching element is open only in the fourth and thus the highest gear, the first switching element must never be closed in a shift to a higher gear. Therefore, even with the first switching element by the formation of a form-locking switching element no restriction with respect to the switching duration. In addition, the training as a positive switching element improves the efficiency of the transmission in the fourth forward gear.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Rückwärtsgang des Getriebes durch Rückwärtsdrehung des Rotors der elektrischen Maschine gebildet, wobei das dritte Schaltelement geöffnet ist und einer der vier Vorwärtsgänge eingelegt ist. In anderen Worten weist das Getriebe keinen durch eine selektive Betätigung des ersten, zweiten, vierten und fünften Schaltelements gebildeten Rückwärtsgang auf, bei dem eine Drehrichtungsumkehr zwischen der Zwischenwelle und der Abtriebswelle erzeugt wird. Stattdessen wird die elektrische Maschine so betrieben, dass der Rotor entgegen einer Vorzugsdrehrichtung der Eingangswelle rotiert. Bei einem eingelegten Gang rotiert die Abtriebswelle in dieselbe Drehrichtung wie der Rotor. Durch diese Ausgestaltung kann im Vergleich zum Stand der Technik ein Schaltelement eingespart werden, wodurch die Komplexität des Getriebes und auch dessen Gewicht reduziert wird. According to one embodiment of the invention, a reverse gear of the transmission is formed by reverse rotation of the rotor of the electric machine, wherein the third switching element is open and one of the four forward gears is engaged. In other words, the transmission has no reverse gear formed by a selective actuation of the first, second, fourth and fifth shift element, in which a reversal of rotation between the intermediate shaft and the output shaft is generated. Instead, the electric machine is operated so that the rotor rotates counter to a preferred direction of rotation of the input shaft. When the gear is engaged, the output shaft rotates in the same direction as the rotor. As a result of this embodiment, a switching element can be saved compared to the prior art, which reduces the complexity of the transmission and also its weight.

Gemäß einer Ausführungsform ist das dritte Schaltelement als eine trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgebildet. Eine Lamellenkupplung besteht aus einem Innenlamellenträger und einem Außenlamellenträger, wobei eine Vielzahl von Innenlamellen mit dem Innenlamellenträger verbunden ist, und eine Vielzahl von Außenlamellen mit dem Außenlamellenträger verbunden ist. Die Innenlamellen und Außenlamellen sind alternierend angeordnet und überlappen einander. Wird normal zur Lamellenfläche der Lamellen eine Kraft auf die Lamellen aufgebracht, so wird ein Drehmoment von einem Lamellenträger zum anderen Lamellenträger durch Reibung zwischen Innenlamellen und Außenlamellen übertragen. Das von einem Lamellenträger zum anderen Lamellenträger übertragene Drehmoment hängt dabei von der aufgebrachten Kraft ab. Ist die Kraft groß genug um durch Kraftschluss eine Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen zu unterbinden, so wird das gesamte Drehmoment übertragen. Reicht die Kraft dazu nicht aus, so wird nur ein Teil des Drehmoments übertragen, wobei es zu einer Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen kommt. Dieser Zustand wird auch als Schlupfbetrieb bezeichnet. Durch Variation der auf die Lamellen aufgebrachten Kraft ist die Drehmomentübertragungsfähigkeit des ersten Schaltelements einstellbar. According to one embodiment, the third switching element is designed as a dry or wet multi-plate clutch. A multi-plate clutch consists of an inner disk carrier and an outer disk carrier, wherein a plurality of inner disks is connected to the inner disk carrier, and a plurality of outer disks is connected to the outer disk carrier. The inner plates and outer plates are arranged alternately and overlap each other. If a force is applied to the lamellae as normal to the lamella surface of the lamellae, a torque is transferred from one lamella carrier to the other lamella carrier by friction between inner lamellae and outer lamellae. The torque transmitted from one disk carrier to the other disk carrier depends on the applied force. If the force is large enough to prevent a differential speed between the inner disk and the outer disk by frictional engagement, the entire torque is transmitted. If the force is insufficient, only a part of the torque is transmitted, resulting in a difference in speed between the inner disk and the outer disk. This condition is also called slip operation. By varying the force applied to the slats, the torque transmitting capability of the first switching element is adjustable.

In einer alternativen Ausführungsform ist das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden, da das dritte Schaltelement im geöffneten Zustand wesentlich geringere Schleppverluste erzeugt als ein kraftschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise eine Lamellenkupplung. In an alternative embodiment, the third switching element is designed as a form-locking switching element. As a result, the efficiency of the transmission can be improved because the third switching element in the open state generates significantly lower drag losses than a non-positive switching element, such as a multi-plate clutch.

Das Getriebe kann Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkverbunden, welches das Drehmoment auf Räder des Kraftfahrzeugs verteilt. Der Hybridantriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben, wobei das dritte Schaltelement geöffnet ist. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, wobei das dritte Schaltelement geschlossen ist. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. The transmission may be part of a hybrid powertrain of a motor vehicle. The hybrid powertrain has in addition to the transmission on an internal combustion engine, which is connected to the input shaft of the transmission. The output shaft of the transmission is drivirkswunden with a final drive, which distributes the torque to wheels of the motor vehicle. The hybrid powertrain allows multiple drive modes of the motor vehicle. In an electric driving operation, the motor vehicle is driven by the electric machine of the transmission, wherein the third switching element is open. In an internal combustion engine operation, the motor vehicle is driven by the internal combustion engine, wherein the third switching element is closed. In a hybrid operation, the motor vehicle is driven by both the internal combustion engine and the electric machine of the transmission.

In manchen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs ist ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine erforderlich, wobei der Rotor durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Dazu ist das dritte Schaltelement geschlossen. Sind beide oder eines der beiden Schaltelemente, durch die ein Gang gebildet wird, nicht geschlossen, so wird dabei kein Drehmoment von der Eingangswelle zur Abtriebswelle übertragen. Soll das Kraftfahrzeug in diesem Betriebszustand unmittelbar anfahren, so wird eines der im ersten Vorwärtsgang geschlossenen Schaltelemente vom geöffneten Zustand in einen Schlupfbetrieb überführt, während das andere der im ersten Vorwärtsgang geschlossenen Schaltelemente geschlossen bleibt oder geschlossen wird. Durch das im Schlupfbetrieb befindliche Schaltelement wird Drehmoment von der Eingangswelle zur Abtriebswelle übertragen, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle durch Steuerung des Schlupfbetriebs stetig verändert werden kann. Das im Schlupfbetrieb betriebene Schaltelement ist dabei als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet. In some operating conditions of the motor vehicle, a generator operation of the electric machine is required, wherein the rotor is driven by the internal combustion engine. For this purpose, the third switching element is closed. Are both or one of the two switching elements, by which a gear is formed, not closed, so there is no torque from the input shaft transferred to the output shaft. If the motor vehicle is to start directly in this operating state, one of the switching elements closed in the first forward gear is transferred from the open state into a slip mode, while the other of the switching elements closed in the first forward gear remains closed or closed. By the switching element located in the slip operation torque is transmitted from the input shaft to the output shaft, wherein the rotational speed of the output shaft can be changed continuously by controlling the slip operation. The operated in the slip mode switching element is designed as a non-positive switching element.

Soll aus dem elektrischen Fahrbetrieb in den verbrennungsmotorischen oder hybridischen Betrieb gewechselt werden, so muss die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden. Dies wird bevorzugt durch einen Schleppstart realisiert, bei dem die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine durch die Eingangswelle angetrieben wird. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt bei eingelegtem Gang und geöffnetem drittem Schaltelement eines der ersten, zweiten, vierten oder fünften Schaltelemente, welches zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, in einen Schlupfbetrieb überführt. Das in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement ist dazu als ein kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Drehmomentübertragungsfähigkeit des dritten Schaltelements erhöht. Das dritte Schaltelement ist dazu ebenfalls als kraftschlüssiges Schaltelement mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet. Das vom geschlossenen Zustand in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement dient dazu, die notwendige Startdrehzahl der Kurbelwelle im Falle einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen und etwaige aus dem Startvorgang resultierende Drehmomentstörungen von der Abtriebswelle weitgehend zu entkoppeln. Should be changed from the electric driving operation in the internal combustion engine or hybrid operation, the internal combustion engine must be started. This is preferably realized by a tow start, in which the crankshaft of the internal combustion engine is driven by the input shaft. For this purpose, one of the first, second, fourth or fifth switching elements, which is closed at this time, transferred into a slip operation in a first process step with gear engaged and open third switching element. The switched into the slip mode switching element is designed as a non-positive switching element, which is equipped with a variable torque transmission capability. In a second method step, the torque transmission capability of the third switching element is increased. The third switching element is also designed as a non-positive switching element with a variable torque transmission capability. The switching element converted from the closed state into the slip mode serves to achieve the necessary starting rotational speed of the crankshaft in the event of a low vehicle speed and to largely decouple any torque disturbances resulting from the starting process from the output shaft.

Vorzugsweise wird beim oben beschriebenen Schleppstart das erste Schaltelement in den Schlupfbetrieb überführt. Da das erste Schaltelement im ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang geschlossen ist, kann der Schleppstart in all diesen Gängen durchgeführt werden. Zudem überträgt das erste Schaltelement im ersten und dritten Vorwärtsgang den gesamten Kraftfluss zur Abtriebswelle. In anderen Worten besteht im ersten und dritten Vorwärtsgang kein Leistungspfad zur Abtriebswelle, welcher nicht über das erste Schaltelement führt. Dadurch wird die Entkopplung der Drehmomentstörungen, die durch den Start der Verbrennungskraftmaschine hervorgerufen werden, zur Abtriebswelle verbessert. Preferably, in the drag start described above, the first switching element is transferred to the slip mode. Since the first shift element is closed in the first, second and third forward gear, the tow start can be performed in all these gears. In addition, the first shift element transmits the entire power flow to the output shaft in the first and third forward gear. In other words, there is no power path to the output shaft in the first and third forward gear, which does not lead via the first switching element. Thereby, the decoupling of the torque disturbances, which are caused by the start of the internal combustion engine, improved to the output shaft.

Durch Schaltelemente wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert. By switching elements, depending on the operating state, a relative movement between two components allowed or made a connection for transmitting a torque between the two components. Under a relative movement, for example, to understand a rotation of two components, wherein the rotational speed of the first component and the rotational speed of the second component differ from each other. In addition, the rotation of only one of the two components is conceivable while the other component is stationary or rotating in the opposite direction.

Zwei Elemente werden in der gegenständlichen Anmeldung insbesondere dann als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene Elemente drehen mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise über ein geschlossenes Schaltelement oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein. Two elements are referred to in the present application, in particular as connected to each other when there is a fixed, in particular rotationally fixed connection between the elements. Such connected elements rotate at the same speed. The various components and elements of said invention can be connected to one another via a shaft or via a closed switching element or a connecting element, but also directly, for example by means of a welding, pressing or other connection.

Zwei Elemente werden als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine durch ein Schaltelement lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl. Two elements are referred to as connectable if there is a releasable by a switching element rotatable connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.

Ein Leistungspfad ist eine Wirkverbindung zwischen zwei Elementen, über die Drehmoment und Drehzahl zwischen den zwei Elementen übertragen werden können. Die Wirkverbindung kann die zwei Elemente über mehrere Elemente verbinden, wobei Drehmoment, Drehzahl und Drehrichtung zwischen den zwei Elementen durch geeignete Übersetzungsgetriebe, beispielsweise durch einen oder mehrere Planetenradsätze oder Stirnradstufen geändert werden können. Der Leistungspfad kann über geschlossene Schaltelemente führen. Die über den Leistungspfad übertragene Leistung bleibt dabei abgesehen von Reibungs- oder Strömungsverluste des Leistungspfads erhalten. A power path is an operative connection between two elements through which torque and speed can be transmitted between the two elements. The operative connection can connect the two elements via a plurality of elements, wherein torque, speed and direction of rotation between the two elements can be changed by suitable transmission gear, for example by one or more planetary gear sets or spur gears. The power path can lead via closed switching elements. The power transmitted via the power path is maintained apart from friction or flow losses of the power path.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures.

1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 1 schematically shows a transmission according to a first embodiment of the invention.

2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes. 2 shows a circuit diagram of the transmission.

3 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 3 schematically shows a transmission according to a second embodiment of the invention.

4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 4 schematically shows a transmission according to a third embodiment of the invention.

5 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 5 schematically shows a transmission according to a fourth embodiment of the invention.

6 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. 6 schematically shows a transmission according to a fifth embodiment of the invention.

7 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 7 schematically shows a transmission according to a sixth embodiment of the invention.

8 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs. 8th shows a hybrid powertrain of a motor vehicle.

1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist eine Eingangswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2, einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2 und eine elektrische Maschine EM auf, welche einen Stator S und einen Rotor R umfasst. Erster und zweiter Planetenradsatz P1, P2 sind als Minus-Radsätze ausgebildet, und weisen je ein erstes Element E11, E12, ein zweites Element E21, E22 und ein drittes Element E31, E32 auf. Das erste Element E11, E12 ist einem Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. Das zweite Element E21, E22 ist einem Steg des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. Das dritte Element E31, E32 ist einem Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1, P2 zugeordnet. 1 schematically shows a transmission G according to a first embodiment of the invention. The transmission G has an input shaft GW1, an output shaft GW2, a first planetary gear P1, a second planetary gear P2 and an electric machine EM, which includes a stator S and a rotor R. First and second planetary P1, P2 are designed as minus wheelsets, and each have a first element E11, E12, a second element E21, E22 and a third element E31, E32. The first element E11, E12 is associated with a sun gear of the respective planetary gear set P1, P2. The second element E21, E22 is associated with a web of the respective planetary gear set P1, P2. The third element E31, E32 is associated with a ring gear of the respective planetary gear set P1, P2.

Das Getriebe G weist insgesamt fünf Schaltelemente K2, B2, K0, K1, B1 auf. Durch Schließen des ersten Schaltelements K2 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und der Abtriebswelle GW2 hergestellt. Durch Schließen des zweiten Schaltelements B2 wird das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest festgesetzt, indem das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit dem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden wird. Durch Schließen des dritten Schaltelements K0 wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Eingangswelle GW1 und einer Zwischenwelle WZ hergestellt. Die Zwischenwelle WZ ist mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig verbunden. Der Rotor R der elektrischen Maschine EM ist mit der Zwischenwelle WZ ebenfalls ständig verbunden. Durch Schließen des vierten Schaltelements K1 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 hergestellt. Durch Schließen des fünften Schaltelements B1 wird das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest festgesetzt, indem das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit dem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden wird. Das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit der Abtriebswelle GW2 ständig verbunden. The transmission G has a total of five switching elements K2, B2, K0, K1, B1. By closing the first switching element K2, a rotationally fixed connection between the second element E21 of the first planetary gear set P1 and the output shaft GW2 is produced. By closing the second switching element B2, the first element E12 of the second planetary gear set P2 is fixed against rotation by the first element E12 of the second planetary gear set P2 is connected to the housing GG or other non-rotatable component of the transmission G. By closing the third switching element K0 a rotationally fixed connection between the input shaft GW1 and an intermediate shaft WZ is produced. The intermediate shaft WZ is permanently connected to the first element E11 of the first planetary gear P1. The rotor R of the electric machine EM is also permanently connected to the intermediate shaft WZ. By closing the fourth switching element K1, a rotationally fixed connection between the first element E11 of the first planetary gear set P1 and the third element E31 of the first planetary gear P1 is produced. By closing the fifth shift element B1, the second element E22 of the second planetary gear set P2 is fixed in a rotationally fixed manner by connecting the second element E22 of the second planetary gear set P2 to the housing GG or another non-rotatable component of the transmission G. The third element E31 of the first planetary gear set P1 is permanently connected to the second element E22 of the second planetary gear set P2. The third element E32 of the second planetary gear set P2 is permanently connected to the output shaft GW2.

Die gewählte Darstellung der Schaltelemente K2, B2, K0, K1, B1 ist lediglich schematisch anzusehen, und soll keinen Rückschluss auf die Bauart des Schaltelements geben. Beispielsweise können sämtliche Schaltelemente K2, B2, K0, K1, B1 als kraftschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein. Insbesondere das erste Schaltelement K2, und/oder das fünfte Schaltelement B1, und/oder das dritte Schaltelement K0 können als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein, beispielsweise als Klauen-Schaltelement. The selected representation of the switching elements K2, B2, K0, K1, B1 is to be regarded only schematically, and is not intended to indicate the design of the switching element. For example, all switching elements K2, B2, K0, K1, B1 can be designed as non-positive switching elements. In particular, the first switching element K2, and / or the fifth switching element B1, and / or the third switching element K0 may be formed as a form-locking switching elements, for example as a claw-switching element.

Die Abtriebswelle GW2 bildet eine Schnittstelle, an der die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung radial nach außen führbar ist. Dies wird durch einen nicht dargestellten Stirnradsatz realisiert. Dazu ist die Abtriebswelle GW2 mit einem Zahnrad des Stirnradsatzes verbunden, welches mit einem anderen Zahnrad des Stirnradsatzes kämmt, dessen Drehachse achsparallel zur Drehachse der Abtriebswelle GW2 ist. Diese Anordnung ist besonders für die Anwendung des Getriebes G in einem Front-Quer-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet. The output shaft GW2 forms an interface at which the power applied to the output shaft GW2 power can be guided radially outward. This is realized by a spur gear, not shown. For this purpose, the output shaft GW2 is connected to a gear of the spur gear, which meshes with another gear of the spur gear, whose axis of rotation is parallel to the axis of rotation of the output shaft GW2. This arrangement is particularly suitable for the application of the transmission G in a front-transverse drive train of a motor vehicle.

2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G. Das Getriebe G weist vier Vorwärtsgänge 1 bis 4 auf, welche in den Zeilen des Schaltschemas angeführt sind. In den Spalten des Schaltschemas ist durch ein X dargestellt, welche der Schaltelemente B1, B2, K1, K2 in welchem Gang geschlossen sind. In einem ersten Vorwärtsgang 1 sind das fünfte Schaltelement B1 und das erste Schaltelement K2 geschlossen. In einem zweiten Vorwärtsgang 2 sind das zweite Schaltelement B2 und das erste Schaltelement K2 geschlossen. In einem dritten Vorwärtsgang 3 sind das vierte Schaltelement K1 und das erste Schaltelement K2 geschlossen. In einem vierten Vorwärtsgang 4 sind das zweite Schaltelement B2 und das vierte Schaltelement K1 geschlossen. Dieses Schaltschema gilt für sämtliche Ausführungsformen. 2 shows a circuit diagram of the transmission G. The transmission G has four forward gears 1 to 4, which are listed in the rows of the circuit diagram. In the columns of the circuit diagram is represented by an X, which of the switching elements B1, B2, K1, K2 are closed in which gear. In a first forward gear 1, the fifth switching element B1 and the first switching element K2 are closed. In a second forward gear 2, the second switching element B2 and the first switching element K2 are closed. In a third forward gear 3, the fourth switching element K1 and the first switching element K2 are closed. In a fourth forward gear 4, the second switching element B2 and the fourth switching element K1 are closed. This circuit diagram applies to all embodiments.

3 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des vierten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 hergestellt. Damit wird die gleiche technische Wirkung erzielt wie im ersten Ausführungsbeispiel. 3 schematically shows a transmission G according to a second embodiment of the invention. In contrast to the first embodiment, by closing the fourth switching element K1 a rotationally fixed connection between the first element E11 of the first planetary gear set P1 and the second element E21 of the first planetary gear set P1. Thus, the same technical effect is achieved as in the first embodiment.

4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen des vierten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 hergestellt. Damit wird die gleiche technische Wirkung erzielt wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. 4 schematically shows a transmission G according to a third embodiment of the invention. In contrast to the first or second embodiment, a rotationally fixed connection between the second element E21 of the first planetary gear P1 and the third element E31 of the first planetary gear set P1 is made by closing the fourth switching element K1. Thus, the same technical effect is achieved as in the first and second embodiments.

5 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig drehfest festgesetzt, indem das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 mit dem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G ständig verbunden ist. Die vormals ständige Verbindung zwischen dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle GW2 wird durch eine schaltbare Verbindung ersetzt. Demnach wird durch Schließen des zweiten Schaltelements B2 eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle G2 hergestellt. 5 schematically shows a transmission G according to a fourth embodiment of the invention. In contrast to the first to third embodiments, the first element E12 of the second planetary gear set P2 is permanently fixed in rotation by the first element E12 of the second planetary gear set P2 is continuously connected to the housing GG or other non-rotatable component of the transmission G. The formerly permanent connection between the third element E32 of the second planetary gear set P2 and the output shaft GW2 is replaced by a switchable connection. Accordingly, by closing the second switching element B2, a rotationally fixed connection between the third element E32 of the second planetary gear set P2 and the output shaft G2 is produced.

6 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ebenso wie im vierten Ausführungsbeispiel ist das zweite Schaltelement B2 im Kraftfluss zwischen dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle GW2 angeordnet. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel, welches in 3 dargestellt ist, wird im fünften Ausführungsbeispiel durch Schließen des vierten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 hergestellt. 6 schematically shows a transmission G according to a fifth embodiment of the invention. As in the fourth embodiment, the second switching element B2 is arranged in the power flow between the third element E32 of the second planetary gear set P2 and the output shaft GW2. As in the second embodiment, which in 3 is shown, a rotationally fixed connection between the first element E11 of the first planetary gear set P1 and the second element E21 of the first planetary gear P1 is made in the fifth embodiment by closing the fourth switching element K1.

7 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ebenso wie im vierten und fünften Ausführungsbeispiel ist das zweite Schaltelement B2 im Kraftfluss zwischen dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und der Abtriebswelle GW2 angeordnet. Wie im dritten Ausführungsbeispiel, welches in 4 dargestellt ist, wird im sechsten Ausführungsbeispiel durch Schließen des vierten Schaltelements K1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 hergestellt. 7 schematically shows a transmission G according to a sixth embodiment of the invention. As in the fourth and fifth embodiments, the second switching element B2 is arranged in the power flow between the third element E32 of the second planetary gear set P2 and the output shaft GW2. As in the third embodiment, which in 4 is shown, a rotationally fixed connection between the second element E21 of the first planetary gear P1 and the third element E31 of the first planetary gear P1 is made in the sixth embodiment by closing the fourth switching element K1.

8 zeigt einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Hybridantriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine VKM auf, die über einen Torsionsschwingungsdämpfer TS mit der Eingangswelle GW1 des Getriebes G verbunden ist. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG antriebswirkverbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM wird dem Stator S über einen nicht dargestellten Wechselrichter elektrische Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM führt der Stator S dem Wechselrichter elektrische Leistung zu. Der Wechselrichter wandelt dabei die Gleichspannung einer nicht dargestellten Batterie in eine für die elektrische Maschine EM geeignete Wechselspannung, und umgekehrt.

G
Getriebe
GW1
Eingangswelle
GW2
Abtriebswelle
GG
Gehäuse
WZ
Zwischenwelle
P1
Erster Planetenradsatz
P2
Zweiter Planetenradsatz
EM
Elektrische Maschine
R
Rotor
S
Stator
E11
Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
E21
Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
E31
Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
E12
Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
E22
Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
E32
Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
K2
Erstes Schaltelement
B2
Zweites Schaltelement
K0
Drittes Schaltelement
K1
Viertes Schaltelement
B1
Fünftes Schaltelement
1
Erster Vorwärtsgang
2
Zweiter Vorwärtsgang
3
Dritter Vorwärtsgang
4
Vierter Vorwärtsgang
VKM
Verbrennungskraftmaschine
DW
Räder
AG
Achsgetriebe
TS
Torsionsschwingungsdämpfer
8th shows a hybrid powertrain of a motor vehicle. The hybrid powertrain has an internal combustion engine VKM, which is connected via a torsional vibration damper TS to the input shaft GW1 of the transmission G. The output shaft GW2 is drive-connected with an axle drive AG. Starting from the axle drive AG, the power applied to the output shaft GW2 is distributed to wheels DW of the motor vehicle. In the motor operation of the electric machine EM, electric power is supplied to the stator S via an inverter (not shown). During generator operation of the electric machine EM, the stator S supplies electrical power to the inverter. The inverter converts the DC voltage of a battery, not shown, into an AC voltage suitable for the electrical machine EM, and vice versa.
G
transmission
LV1
input shaft
GW2
output shaft
GG
casing
WZ
intermediate shaft
P1
First planetary gear set
P2
Second planetary gear set
EM
Electric machine
R
rotor
S
stator
E11
First element of the first planetary gear set
E21
Second element of the first planetary gear set
E31
Third element of the first planetary gear set
E12
First element of the second planetary gear set
E22
Second element of the second planetary gear set
E32
Third element of the second planetary gear set
K2
First switching element
B2
Second switching element
K0
Third switching element
K1
Fourth switching element
B1
Fifth switching element
1
First forward
2
Second forward speed
3
Third forward
4
Fourth forward
VKM
Internal combustion engine
DW
bikes
AG
transaxles
TS
torsional vibration damper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102013002587 A1 [0004] DE 102013002587 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (15)

Getriebe (G) mit einer Eingangswelle (GW1), einer Abtriebswelle (GW2), einer Zwischenwelle (WZ), einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (P1, P2), einer elektrischen Maschine (EM) mit einem Stator (S) und einem mit der Zwischenwelle (WZ) wirkverbundenen Rotor (R), einem ersten Schaltelement (K2), einem zweiten Schaltelement (B2), einem dritten Schaltelement (K0), einem vierten Schaltelement (K1) und einem fünften Schaltelement (B1), wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (P1, P2) je ein erstes Element (E11, E12) ein zweites Element (E21, E22) und ein drittes Element (E31, E32) aufweisen, wobei das erste Element (E11, E12) durch ein Sonnenrad des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei das zweite Element (E21, E22) im Falle eines Minus-Radsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Radsatzes durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei das dritte Element (E31, E32) im Falle eines Minus-Radsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Radsatzes durch den Steg des Planetenradsatzes (P1, P2) gebildet ist, wobei die Eingangswelle (GW1) über das dritte Schaltelement (K0) mit der Zwischenwelle (WZ) verbindbar ist, wobei das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Zwischenwelle (WZ) ständig verbunden ist, wobei das zweite Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) über das erste Schaltelement (K2) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist, wobei das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist und über das fünfte Schaltelement (B1) drehfest festsetzbar ist, wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) Drehmoment zwischen dem ersten, zweiten, und dritten Element (E12, E22, E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) übertragbar ist, und wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) zwei der ersten, zweiten, und dritten Elemente (E11, E21, E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) miteinander verbindbar sind.  Transmission (G) with an input shaft (GW1), an output shaft (GW2), an intermediate shaft (WZ), a first and a second planetary gear set (P1, P2), an electric machine (EM) with a stator (S) and a with the intermediate shaft (WZ) operatively connected rotor (R), a first switching element (K2), a second switching element (B2), a third switching element (K0), a fourth switching element (K1) and a fifth switching element (B1), wherein the first and the second planetary gear set (P1, P2) each comprise a first element (E11, E12), a second element (E21, E22) and a third element (E31, E32), the first element (E11, E12) being a sun gear of the planetary gear set (P1, P2) is formed, wherein the second element (E21, E22) in the case of a minus wheel set is formed by a web and in the case of a plus-wheel set by a ring gear of the planetary gear set (P1, P2), wherein the third element (E31, E32) in the case of a minus wheel set by the ring gear and in the case of a plus -Radsatzes by the web of the planetary gear set (P1, P2) is formed, wherein the input shaft (GW1) via the third switching element (K0) to the intermediate shaft (WZ) is connectable, wherein the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) is continuously connected to the intermediate shaft (WZ), wherein the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) via the first switching element (K2) to the output shaft (GW2) is connectable, wherein the third element (E31) of the first planetary gear set ( P1) is permanently connected to the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) and is rotatably fixable via the fifth switching element (B1), wherein closing the second switching element (B2) torque between the first, second, and third element ( E12, E22, E32) of the second planetary gear set (P2) is transferable, and wherein by closing the fourth switching element (K1) two of the first, second, and third elements (E11, E21, E31) of the first planetary gear set (P1) can be connected to each other. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig drehfest festgesetzt ist, wobei das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über das zweite Schaltelement (B2) mit der Abtriebswelle (GW2) verbindbar ist. Transmission (G) according to claim 1, characterized in that the first element (E12) of the second planetary gear set (P2) is fixed permanently rotationally fixed, wherein the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) via the second switching element (B2) with the output shaft (GW2) is connectable. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) über das zweite Schaltelement (B2) drehfest festsetzbar ist, wobei das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit der Abtriebswelle (GW2) ständig verbunden ist. Transmission (G) according to claim 1, characterized in that the first element (E12) of the second planetary gear set (P2) via the second switching element (B2) is rotatably fixable, wherein the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) with the Output shaft (GW2) is constantly connected. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives Betätigen des ersten, zweiten, vierten und fünften Schaltelements (K2, B2, K1, B1) vier Vorwärtsgänge (1, 2, 3, 4) zwischen der Eingangswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei der erste Vorwärtsgang (1) durch Schließen des fünften Schaltelements (B1) und des ersten Schaltelements (K2) gebildet wird, wobei der zweite Vorwärtsgang (2) durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) und des ersten Schaltelements (K2) gebildet wird, wobei der dritte Vorwärtsgang (3) durch Schließen des vierten Schaltelements (K1) und des ersten Schaltelements (K2) gebildet wird, und wobei der vierte Vorwärtsgang (4) durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) und des vierten Schaltelements (K1) gebildet wird. Transmission (G) according to one of the preceding claims, characterized in that by selectively operating the first, second, fourth and fifth switching elements (K2, B2, K1, B1) four forward gears (1, 2, 3, 4) between the input shaft ( GW1) and the output shaft (GW2) are switchable, wherein the first forward gear (1) by closing the fifth switching element (B1) and the first switching element (K2) is formed, wherein the second forward gear (2) by closing the second switching element (B2 3) is formed by closing the fourth switching element (K1) and the first switching element (K2), and wherein the fourth forward gear (4) is formed by closing the second switching element (K2) and the first switching element (K2). B2) and the fourth switching element (K1) is formed. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (B1) und/oder das zweite Schaltelement (B2) als Bandbremse ausgeführt sind. Transmission (G) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fifth switching element (B1) and / or the second switching element (B2) are designed as a band brake. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (B1) und das zweite Schaltelement (B2) radial außerhalb des ersten und zweiten Planetenradsatzes (P1, P2) angeordnet sind. Transmission (G) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fifth switching element (B1) and the second switching element (B2) are arranged radially outside the first and second planetary gear set (P1, P2). Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (B1) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fifth switching element (B1) is designed as a form-locking switching element. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (K2) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first switching element (K2) is designed as a form-locking switching element. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang des Getriebes (G) durch Rückwärtsdrehung des Rotors (R) bei geöffnetem drittem Schaltelement (K0) und Betrieb in einem der vier Vorwärtsgänge (1, 2, 3, 4) gebildet wird. Transmission (G) according to one of claims 1 to 8, characterized in that a reverse gear of the transmission (G) by reverse rotation of the rotor (R) with the third switching element (K0) and operation in one of the four forward gears (1, 2, 3 , 4) is formed. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (K0) als trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgebildet ist. Transmission (G) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the third switching element (K0) is designed as a dry or wet multi-plate clutch. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (K0) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Transmission (G) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the third switching element (K0) is designed as a form-locking switching element. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hybridantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 sowie ein mit Rädern (DW) des Kraftfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe (AG) aufweist, wobei die Eingangswelle (GW1) des Getriebes (G) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) verbunden ist und die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Achsgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug bei geöffnetem dritten Schaltelement (K0) in einem elektrischen Fahrbetrieb von der elektrischen Maschine (EM) antreibbar ist, wobei das Kraftfahrzeug bei geschlossenem dritten Schaltelement (K0) in einem verbrennungsmotorischen Betrieb von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) allein antreibbar ist, und wobei das Kraftfahrzeug in einem hybridischen Betrieb von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und von der elektrischen Maschine (EM) antreibbar ist. Hybrid powertrain for a motor vehicle, wherein the hybrid powertrain a Internal combustion engine (VKM), a transmission (G) according to one of claims 1 to 11 and a wheel (DW) of the motor vehicle associated axle drive (AG), wherein the input shaft (GW1) of the transmission (G) via a torsional vibration damper (TS) is connected to the internal combustion engine (VKM) and the output shaft (GW2) of the transmission (G) with the axle drive (AG) is drive-connected, wherein the motor vehicle with open third switching element (K0) in an electric driving operation of the electric machine (EM) drivable is, wherein the motor vehicle with closed third switching element (K0) in an internal combustion engine operation of the internal combustion engine (VKM) is driven alone, and wherein the motor vehicle in a hybrid operation of the internal combustion engine (VKM) and of the electric machine (EM) is drivable , Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstranges nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Kraftfahrzeugs bei geschlossenem dritten Schaltelement (K0) eines der im ersten Vorwärtsgang (1) geschlossenen Schaltelemente (B1, K2) vom geöffneten Zustand in einen Schlupfbetrieb überführt wird und das andere der im ersten Vorwärtsgang (1) geschlossenen Schaltelemente (B1, K2) geschlossen ist, wodurch bei gegebener Drehzahl der Eingangswelle (GW1) eine Drehzahl der Abtriebswelle (GW2) stetig verändert werden kann, wobei das in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement (B1, K2) durch ein kraftschlüssiges Schaltelement gebildet ist, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. A method for controlling a hybrid drive train according to claim 12, characterized in that for starting the motor vehicle when the third switching element (K0) closed one of the first forward gear (1) closed switching elements (B1, K2) is transferred from the open state to a slip mode and the other the closed in the first forward gear (1) switching elements (B1, K2) is closed, whereby at a given speed of the input shaft (GW1) a speed of the output shaft (GW2) can be changed continuously, wherein the transferred into the slip operation switching element (B1, K2) is formed by a frictional switching element, which is equipped with a variable torque transmission capability. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs nach Anspruch 13, wobei das dritte Schaltelement (K0) als kraftschlüssiges Schaltelement mit variabler Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in einem ersten Verfahrensschritt bei eingelegtem Vorwärtsgang (1, 2, 3, 4) das erste, zweite, vierte oder fünfte Schaltelement (K2, B2, K1, B1), welches zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Drehmomentübertragungsfähigkeit des dritten Schaltelements (K0) erhöht wird, wodurch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) gestartet wird, wobei das im ersten Verfahrensschritt in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement (K2, B2, K1, B1) durch ein kraftschlüssiges Schaltelement gebildet ist, welches mit einer variablen Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgestattet ist. Method for controlling a hybrid drive train according to claim 13, wherein the third shift element (K0) is designed as a non-positive shift element with variable torque transmission capability, characterized in that in the electric drive mode of the motor vehicle in a first process step with engaged forward gear (1, 2, 3, 4) the first, second, fourth or fifth switching element (K2, B2, K1, B1), which is closed at this time, is put into a slip mode, wherein in a second method step, the torque transmission capability of the third switching element (K0) is increased, whereby the Internal combustion engine (VKM) is started, wherein the transferred in the first step in the slip mode switching element (K2, B2, K1, B1) is formed by a frictional switching element, which is equipped with a variable torque transmission capability. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das im ersten Verfahrensschritt in den Schlupfbetrieb überführte Schaltelement das erste Schaltelement (K2) ist. Method for controlling a hybrid drive train according to claim 14, characterized in that the switching element transferred into the slip mode in the first method step is the first switching element (K2).
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