DE102016224458A1

DE102016224458A1 - Kraftfahrzeuggetriebe mit Planetengetrieberadsätzen mit gleicher Standübersetzung

Info

Publication number: DE102016224458A1
Application number: DE102016224458.2A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kluge; Sebastian Liebert; Ulrich Ohnemus; Fritz Pobitzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang aufweisend die Getriebeelemente: Getriebegehäuse, Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle, erster Planetengetrieberadsatz mit einem ersten Sonnenritzel, einem erstem Hohlrad und einer ersten Stegwelle mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad, einem zweiten Planetengetrieberadsatz mit einem zweiten Sonnenritzel, einem zweitem Hohlrad und einer zweiten Stegwelle mit drauf drehbar gelagertem Planetenrad und mit einem dritten Planetengetrieberadsatz mit einem dritten Sonnenritzel, einem dritten Hohlrad und einer dritten Stegwelle mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad, wobei zwei der drei Sonnenritzel mit einer Zentralwelle drehfest miteinander verbunden sind und, wobei die zweite Stegwelle mit dem dritten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar ist oder mit diesem drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der drei Planetengetrieberadsätze erster, zweiter oder dritter Planetengetrieberadsatz die gleiche Standübersetzung aufweisen und, dass das erste Sonnenritzel und das zweite Hohlrad jeweils selektiv drehfest dem Getriebegehäuse verbindbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit drei Planetengetrieberadsätzen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der EP 1 396 369 A2 , bekannt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines PKW Hybridantriebsstrangs beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
Aktuelle Hybridgetriebe basieren in der Regel auf konventionellen Automatikgetrieben, die für einen rein verbrennungsmotorischen Antriebsstrang ausgelegt sind. Für eine Hybridisierung wird in den ohnehin schon begrenzten Bauraum noch zusätzlich ein elektromechanischer Energiewandler integriert. Daraus kann sich der Nachteil ergeben, dass aufgrund des beschränkten Bauraums meistens nur eine eingeschränkte Elektrifizierung, insbesondere bezogen auf die elektrisch darstellbare Antriebsleistung, erreichen lässt, d.h. es sind nur relativ geringe Antriebs-/Fahrleistung über den rein elektrischen Fahrantrieb ermöglicht. Zudem ist ein derartiges herkömmliches, zum Hybridgetriebe weiterentwickeltes Automatikgetriebe nicht gezielt für einen hybriden Antriebsstrang ausgelegt.
Die EP 1 396 369 A2 schlägt ein Hybridgetriebe zur Koppelung von zwei Elektromotoren und einem Verbrennungsmotor vor. Die von diesen Antriebsmaschinen bereitstellbare Antriebsleistung ist mittels eines Umlaufgetriebes mit mehreren Planetengetrieberadsätzen, wobei zwei Sonnenräder dieser Planetengetrieberadsätze drehfest verbunden sind, übertragbar. Zudem weist das vorgeschlagene Hybridgetriebe zu mindestens einen weiteren Planetengetrieberadsatz auf.
Es ist ein Aufgabe der Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantrieb mit geringem Bauraumbedarf anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem ersten Patentanspruch sowie durch einen Hybridantriebsstrang gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Kraftfahrzeuggetriebe ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zu verstehen, welches eine Getriebeeingangswelle zur Aufnahme einer Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine, vorzugsweise einer Verbrennungskraftmaschine und bevorzugt einem Verbrennungsmotor in Hubkolbenbauweise, aufweist. Weiter weist dieses Getriebe eine Getriebeausgangswelle auf, welche zur Abgabe der aufgenommenen Antriebsleistung in Richtung zu einer oder vorzugsweise mehreren antreibbaren Kraftfahrzeugachsen, vorzugsweise einer Vorderachse und bevorzugt einer Hinterachse und besonders bevorzugt zu beiden, eingerichtet ist.
Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeuggetriebe als schaltbares Getriebe ausgebildet, und die Antriebsleistung ist vorzugsweise in unterschiedlichen, vorzugsweise diskreten, Übersetzungsverhältnissen von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle übertragbar. Ein derartiges Übersetzungsverhältnis ist insbesondere als sogenannter Gang oder als sogenannte Schaltstufe zu verstehen.
Weiter weist das Kraftfahrzeuggetriebe ein Getriebegehäuse auf. Dieses Getriebegehäuse ist insbesondere zur drehbaren Lagerung der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle eingerichtet.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Planetengetrieberadsatz ein Umlaufgetrieberadsatz zu verstehen, welcher ein Sonnenritzel, ein Hohlrad und ein Planetenrad, welches drehbar auf einer Stegwelle gelagert ist, aufweist. Vorzugsweise weist der Planetengetrieberadsatz eine Vielzahl von Planetenrädern auf. Das Planetenrad steht insbesondere sowohl mit dem Hohlrad, wie auch mit dem Sonnenritzel in Eingriff. Ein derartiger Umlaufgetrieberadsatz ist aus dem Stand der Technik als sogenannter Minusradsatz bekannt.
Vorzugsweise weist der Umlaufgetrieberadsatz ein Planetenrad und ein Plusplanetenrad auf, vorzugsweise eine Vielzahl von solchen Planetenrädern und Plusplanetenrädern, welche jeweils drehbar auf der Stegwelle gelagert sind und in Eingriff miteinander stehen. Insbesondere das Planetenrad steht in Eingriff mit dem Sonnenritzel und das Plusplanetenrad steht in Eingriff mit dem Hohlrad. Ein derartiger Umlaufgetrieberadsatz ist aus dem Stand der Technik als sogenannter Plusradsatz/Plusplanetengetrieberadsatz bekannt.
Das Kraftfahrzeuggetriebe weist drei derartige Planetengetrieberadsätze auf. Der erste Planetengetrieberadsatz weist demnach ein erstes Sonnenritzel, ein erstes Hohlrad und eine erste Stegwelle mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf. Der zweite Planetengetrieberadsatz weist ein zweites Sonnenritzel, ein zweites Hohlrad und eine zweite Stegwelle mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf. Der dritte Planetengetrieberadsatz weist ein drittes Sonnenritzel, ein drittes Hohlrad und eine dritte Stegwelle mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf.
Vorzugsweise sind diese drei Planetengetrieberadsätze konzentrisch zueinander angeordnet, insbesondere zu einer gemeinsamen Zentralachse konzentrisch angeordnet und weiter vorzugsweise sind diese drei Planetengetrieberadsätze entlang dieser Zentralachse axial voneinander beabstandet angeordnet.
Vorzugsweise sind alle diese Planetengetrieberadsätze als sogenannte Plusradsätze ausgebildet, bevorzugt sind alle Planetengetrieberadsätze als sogenannte Minusradsätze ausgebildet und besonders bevorzugt ist einer der Planetengetrieberadsätze als sogenannter Plusradsatz und die anderen Planetengetrieberadsatz sind als sogenannter Minusradsatz ausgebildet oder umgekehrt.
Zwei dieser drei Sonnenritzel (erstes, zweites, drittes Sonnenritzel) sind vorzugsweise drehfest miteinander verbunden. Vorzugsweise ist das zweite Sonnenritzel mit dem dritten Sonnenritzel mittels einer Zentralwelle drehfest verbunden. Insbesondere mittels dieser Verbindung der beiden Sonnenritzel sind zwei der drei Planetengetrieberadsätze kinematische miteinander gekoppelt und eine Leistungsübertragung von einem auf den anderen dieser Planetengetrieberadsätze ist ermöglicht.
Weiter ist die zweite Stegwelle, also die Stegwelle des zweiten Planetengetrieberadsatzes mit dem dritten Hohlrad, also dem Hohlrad des dritten Planetengetrieberadsatzes, selektiv drehfest verbindbar oder ist bevorzugt drehfest mit diesem verbunden. Vorzugsweise ist die zweite Stegwelle mittels einer Bremse mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar. Weiter vorzugsweise ist das zweite Hohlrad mittels einer Bremse mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar. Weiter vorzugsweise ist die zweite Stegwelle mit einer Kupplung mit dem dritten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar. Weiter vorzugsweise ist die zweite Stegwelle mittels einer Kupplung mit der dritten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeeingangswelle mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere mittels einer ersten Kupplung, mit der ersten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar. Insbesondere mittels dieser Verbindung ist die Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle auf den ersten Planetengetrieberadsatz ermöglicht und vorzugsweise selektiv steuerbar.
Weiter vorzugsweise ist die Getriebeeingangswelle mit der dritten Stegwelle, also der Stegwelle des dritten Planetengetrieberadsatzes, drehfest verbunden. In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeeingangswelle mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere mittels einer zweiten Kupplung, mit der dritten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar. Insbesondere mittels dieser Verbindung ist die Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle auf den dritten Planetengetrieberadsatz, insbesondere selektiv, ermöglicht.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer drehfesten Verbindung zu verstehen, dass bei der Drehmomentübertragung von einem ersten Bauteil auf ein zweites Bauteil das zweite Bauteil die gleiche Drehzahl aufweist, wie das erste Bauteil, mit welchem dieses drehfest verbunden ist. Vorzugsweise kontaktieren sich drehfest miteinander verbundene Bauteile unmittelbar oder sind mittelbar mittels einer Welle und somit ohne Drehzahlunterschied bei der Leistungsübertragung, miteinander verbunden. Bevorzugt ist zur selektiv drehfesten Verbindung der beiden Bauteile miteinander zwischen diesen (bezogen auf die Leistungsübertragung) eine Drehmomentübertragungseinrichtung, vorzugsweise eine Bremse, bevorzugt eine Kupplung und besonders bevorzugt eine Synchronisierung angeordnet. Mittels einer solchen Drehmomentübertragungseinrichtung ist die Möglichkeit geschaffen die beiden Bauteile selektiv drehfest miteinander zu verbinden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem selektiven Verbinden zweier Bauteile zu verstehen, dass eine solche Verbindung zur Drehmomentübertragung wahlweise herstellbar und wieder aufhebbar ist. Vorzugsweise ist zum Herstellen einer solchen selektiven Verbindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung der zuvor genannten Art, beziehungsweise ein Schaltelement, vorgesehen.
Vorzugsweise ist unter einer Drehmomentübertragungseinrichtung eine Kupplung, eine Bremse oder eine Synchronisierung zu verstehen. Mit einer Kupplung sind insbesondere zwei rotierbar gelagerte Bauteile miteinander verbindbar, mit einer Bremse sind insbesondere ein rotierbar gelagertes Bauteil und ein dauerhaft stillstehendes Bauteil, insbesondere das Getriebegehäuse, miteinander verbindbar. Vorzugsweise ist diese Drehmomentübertragungseinrichtung als eine formschlüssige oder reibschlüssige und bevorzugt eine reibformschlüssige Einrichtung ausgebildet. Unter einer reibformschlüssigen Einrichtung ist insbesondere eine sogenannte Synchronisierung oder Konussynchronisierung zu verstehen. Insbesondere mittels einer derartigen selektiven Verbindung ist das Kraftfahrzeuggetriebe in unterschiedliche Zustände, insbesondere unterschiedliche Übersetzungsstufen und vorzugsweise unterschiedliche Betriebszustände, zur Leistungsübertragung schaltbar.
Vorzugsweise weisen drehfest miteinander verbundene Bauteile die gleiche Rotationsachse bei der Leistungsübertragung auf. Insbesondere beim Sonderfall einer drehfesten Verbindung eines Bauteils mit dem Getriebegehäuse (Getriebegehäuse steht still), ist diesem mit dem Getriebegehäuse verbundenen Bauteil, die Drehzahl Null vorgegeben, das Bauteil steht still und eine Leistungsübertragung ist nicht möglich.
Weiter vorzugsweise ist die Getriebeausgangswelle mit der zweiten Stegwelle, also mit der Stegwelle des zweiten Planetengetrieberadsatzes, drehfest verbindbar, bevorzugt ist die Getriebeausgangswelle drehfest mit dieser verbunden. Insbesondere mittels dieser Verbindung ist es ermöglicht, die auf das Kraftfahrzeuggetriebe übertragene Antriebsleistung über die Getriebeausgangswelle abzugeben und in Richtung zu einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse zu leiten.
Vorzugsweise sind das erste Sonnenritzel, also das Sonnenritzel des ersten Planetengetrieberadsatzes, und das zweite Hohlrad, also das Hohlrad des zweiten Planetengetrieberadsatzes, jeweils selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse verbindbar. Mittels dieser Ausgestaltung ist somit sowohl für das erste Sonnenritzel und das zweite Hohlrad, jeweils unabhängig, die Drehzahl Null vorgebbar, für den Fall der Verbindung mit dem Getriebegehäuse. Insbesondere dadurch ist auf besonders einfache Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle veränderbar.
Weiter weisen der erste, der zweite und der dritte Planetengetrieberadsatz vorzugsweise die gleiche Standübersetzung auf. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei, vorzugsweise aber die drei Planetengetrieberadsätze gleiche Bauteile, insbesondere bezogen auf Verzahnungsbauteile (Sonnenritzel, Hohlrad, Planetenrad), auf. Insbesondere mittels gleicher Standübersetzungen der Planetengetrieberadsätze ist die Möglichkeit geschaffen, eine große Anzahl an Gleichteilen für die Planetengetrieberadsätze zu verwenden. Die ist insbesondere bei der vorgeschlagenen Getriebetopologie ermöglicht, da die drei Planetengetrieberadsätze derart miteinander gekoppelt sind, beziehungsweise selektiv miteinander koppelbar sind, dass eine hohe Anzahl unterschiedlicher Übersetzungsstufen mit diesen darstellbar ist und dass die Stufensprünge zwischen diesen Übersetzungsstufen für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs günstig liegen.
Vorzugsweise ist die Getriebeeingangswelle zur selektiv drehfesten Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet und die Getriebeausgangswelle ist vorzugsweise zu Leistungsabgabe in Richtung zu einer antreibbaren Fahrzeugachse eingerichtet.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung sind das zweite und das dritte Sonnenritzel mit der Zentralwelle drehfest miteinander verbunden. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders einfache Möglichkeit zur Leistungsübertragung vom zweiten auf den dritten Planetengetrieberadsatz geschaffen. In einer weiter bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad, insbesondere mittels der Zentralwelle, mit dem zweiten Sonnenritzel und mit dem dritten Sonnenritzel drehfest verbindbar und vorzugsweise ist das erste Hohlrad drehfest mit diesen Sonnenrädern verbunden. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders einfache Möglichkeit zur Leistungsübertragung zwischen den drei Planetengetrieberadsätzen geschaffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Stegwelle mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbindbar und vorzugsweise ist die zweite Stegwelle mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbunden. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung ist eine besonders gute Stufung des Getriebes erreichbar.
Weiter vorzugsweise ist die Getriebeausgangswelle mit dem dritten Hohlrad drehfest verbunden. In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeausgangswelle mit dem dritten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar, insbesondere mittels einer dritten Kupplung. Vorzugsweise ist eine derartige Kupplung als eine reibschlüssige, bevorzugt als eine formschlüssige und besonders bevorzugt als eine reibformschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere mittels dieser Verbindung ist die Leistungsübertragung vom dritten Hohlrad auf die Getriebeausgangswelle, insbesondere selektiv, ermöglicht.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die Zentralwelle mit der ersten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar und zum Ausbilden dieser Verbindung ist insbesondere eine vierte Kupplung vorgesehen. Alternativ ist die vierte Kupplung zum selektiv drehfesten Verbinden der Zentralwelle mit der ersten Sonnenritzelwelle eingerichtet, in einer weiteren Alternative ist die vierte Kupplung zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Sonnenritzelwelle mit der ersten Stegwelle eingerichtet. Die vierte Kupplung ist damit insbesondere als eine Drehmomentübertragungseinrichtung zum selektiv drehfesten Verbinden von zwei Getriebeelementen des ersten Planetengetrieberadsatzes, beziehungsweise des ersten Plusplanetengetrieberadsatzes eingerichtet. Damit ist die vierte Kupplung insbesondere als Einrichtung zu verstehen, welche mit dem entsprechenden Planetengetrieberadsatz eine Leistungsübertragung ohne Wälzleistungsverluste ermöglicht.
Vorzugsweise ist eine derartige Kupplung als eine reibschlüssige, bevorzugt als eine formschlüssige und besonders bevorzugt als eine reibformschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere mittels dieser Verbindung ist die Leistungsübertragung der Zentralwelle auf das erste Hohlrad, insbesondere selektiv, ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die dritte Stegwelle mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Getriebeeingangswelle mit der dritten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar. Vorzugsweise ist zum Ausbilden dieser selektiv drehfesten Verbindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehen, insbesondere ist zum Ausbilden dieser Verbindung eine zweite Kupplung vorgesehen. Vorzugsweise ist eine derartige Kupplung als eine reibschlüssige, bevorzugt als eine formschlüssige und besonders bevorzugt als eine reibformschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung ist das Übersetzungsverhältnis des Getriebes besonders einfach steuerbar.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das erste Sonnenritzel mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere mittels einer ersten Bremse, mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar. Vorzugsweise ist eine derartige Bremse als eine reibschlüssige, bevorzugt als eine formschlüssige und besonders bevorzugt als eine reibformschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, für eines der Getriebeelemente eine Drehzahl vorzugeben und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu beeinflussen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Hohlrad mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere mittels einer zweiten Bremse, mit dem Getriebegehäuse selektiv drehfest verbindbar. Vorzugsweise ist eine derartige Bremse als eine reibschlüssige, bevorzugt als eine formschlüssige und besonders bevorzugt als eine reibformschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung, ist eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, für eines oder mehrere der Getriebeelemente eine Drehzahl vorzugeben und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu beeinflussen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein erster elektromechanischer Energiewandler, vorzugsweise ein Elektromotorgenerator und bevorzugt ein Elektromotor für das Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen. Vorzugsweise ist dieser erste elektromechanische Energiewandler mit dem ersten Sonnenritzel, also mit dem Sonnenritzel des ersten Planetengetrieberadsatzes, drehmomentleitend verbindbar. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste elektromechanische Energiewandler drehfest mit dem ersten Sonnenritzel verbunden oder ist vorzugsweise selektiv drehfest mit dem ersten Sonnenritzel verbindbar. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung besonders einfach eine Unterstützung der Verbrennungskraftmaschine durch den ersten elektromechanischen Energiewandler darstellbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter elektromechanischer Energiewandler vorgesehen. Dabei ist „zweiter“ elektromechanischer Energiewandler nicht derart zu verstehen, dass zwingend ein erster elektromechanischer Energiewandler vorhanden sein muss, vielmehr dient die Bezeichnung „erster, zweiter“ elektromechanischer Energiewandler der Unterscheidung. Insbesondere kann also ein erster oder ein zweiter elektromechanischer Energiewandler vorgesehen sein und vorzugsweise sind ein erster und ein zweiter elektromechanischer Energiewandler vorgesehen.
Vorzugsweise ist dieser zweite elektromechanische Energiewandler wenigstens mit einer der Getriebewellen (Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle, Zentralwelle) oder bevorzugt mit einem der drei Hohlräder zur Übertragung von Antriebsleistung (Drehzahl, Drehmoment) drehmomentleitend verbindbar bzw. ist mit dieser oder diesem drehfest verbunden oder ist vorzugsweise selektiv drehfest mit dieser oder diesem verbindbar.
Vorzugsweise ist der zweite elektromechanische Energiewandler mit der Getriebeeingangswelle, vorzugsweise drehfest, verbunden. Vorzugsweise ist der erste elektromechanische Energiewandler mit der Getriebeausgangswelle, vorzugsweise drehfest, verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite elektromechanische Energiewandler vorgesehen und dieser ist drehmomentleitend mit dem dritten Hohlrad verbindbar, vorzugsweise drehfest mit diesem verbunden und bevorzugt selektiv drehfest mit diesem verbindbar.
Vorzugsweise ist der der erste elektromechanische Energiewandler mittels eines Zwischengetriebes mit dem ersten Sonnenritzel verbunden. Insbesondere mittels eines Zwischengetriebes ist die Anpassung dieses elektromechanischen Energiewandlers an die Lastanforderung ermöglicht und die Hybridisierung des Kraftfahrzeuggetriebes ist so auf besonders einfache Weise ermöglicht.
Weiter vorzugsweise ist der zweite elektromechanische Energiewandler mittels eines Zwischengetriebes mit einem der zuvor genannten Getriebeelemente (Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle, Zentralwelle oder einem der 3 Hohlräder) drehmomentleitend verbindbar beziehungsweise drehmomentleitend verbunden.
Vorzugsweise ist ein solches Zwischengetriebe als Zugmittelgetriebe und bevorzugt als Zahnradgetriebe ausgebildet. Insbesondere mittels eines Zwischengetriebes ist die Anpassung des betreffenden elektromechanischen Energiewandlers an die Lastanforderung ermöglicht.
Insbesondere durch die Anordnung, beziehungsweise das Vorsehen, des zweiten elektromechanischen Energiewandlers ist eine Leistungskaskadierung der elektrischen Antriebsleistung ermöglicht und der zweite elektromechanische Energiewandler ist alleine oder in Kombination mit dem ersten elektromechanischen Energiewandler betreibbar und weiter vorzugsweise ist ein serieller Hybridmodus darstellbar.
Weiter ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, welcher das zuvor erläuterte Kraftfahrzeuggetriebe aufweist. Vorzugsweise ist in diesem Kraftfahrzeugantriebsstrang die Getriebeeingangswelle mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar, vorzugsweise selektiv drehfest verbindbar, und bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle dauerhaft verbunden. Vorzugsweise ist für diese selektive Verbindung eine sogenannte Anfahrkupplung und bevorzugt ein Drehmomentwandler vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine dauerhaft mit der Getriebeeingangswelle zur Übertragung einer Antriebsleistung verbunden, also ohne, dass eine Anfahrkupplung oder ein Drehmomentwandler vorgesehen sind. Weiter vorzugsweise ist die Getriebeausgangswelle zur Leistungsübertragung auf eine antreibbare Kraftfahrzeugachse eingerichtet.
Insbesondere ist unter einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse bei einem Kraftfahrzeug mit Hinterradantrieb die Hinterachse zu verstehen und bei einem Kraftfahrzeug mit Frontantrieb die Vorderachse und bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb ist sowohl die Vorderachse als auch Hinterachse als antreibbare Kraftfahrzeugachse zu verstehen. Eine antreibbare Kraftfahrzeugachse weist insbesondere ein Achsgetriebe, vorzugsweise ein sogenanntes Differenzialgetriebe, sowie wenigstens ein Antriebsrad, vorzugsweise 2 Antriebsräder und Halbwellen zur Übertragung der Antriebsleistung von diesem Achsgetriebe zu diesen Antriebsrädern auf. Weiter vorzugsweise weist dieser Antriebsstrang wenigstens einen elektromechanischer Energiewandler, vorzugsweise zwei oder bevorzugt mehrere elektromechanischer Energiewandler auf.
Insbesondere mittels des vorgeschlagenen Kraftfahrzeugantriebsstrangs ist ein besonders platzsparender Aufbau eines Hybridantriebsstrangs ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein weiterer elektromechanischer Energiewandler, insbesondere also ist dieser elektromechanische Energiewandler als dritter elektromechanische Energiewandler zu bezeichnen und ist zum Antrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs vorgesehen. Vorzugsweise ist dieser weitere elektromechanische Energiewandler zur Übertragung einer Antriebsleistung (Leistungsübertragung von Drehzahl und Drehmoment) auf die antreibbare Kraftfahrzeugachse oder auf eine weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse eingerichtet.
Vorzugsweise ist mittels des weiteren elektromechanischen Energiewandlers der Aufbau eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs ermöglicht, bei welchen mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes Antriebsleistung auf die antreibbare Kraftfahrzeugachse übertragbar ist und mittels des weiteren elektromechanischen Energiewandlers ist Antriebsleistung auf eine andere, aber ebenfalls antreibbare, Kraftfahrzeugachse übertragbar, insbesondere auf die weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse.
Insbesondere ist bildlich mittels dieses weiteren elektromechanischen Energiewandlers die Vorderachse eines Kraftfahrzeugs antreibbar und über das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe die Hinterachse oder umgekehrt. Insbesondere mittels einer derartigen Konfiguration ist eine besonders einfache Möglichkeit zum Erreichen eines Allradantriebs in Form eines Hybridantriebs gegeben.
Weiter vorzugsweise ist mittels des weiteren elektromechanischen Energiewandlers eine Konfiguration eines Hybridantriebsstrangs ermöglicht, bei welcher Antriebsleistung sowohl mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes, als auch mittels des weiteren elektromechanischen Energiewandlers auf die gleiche antreibbare Kraftfahrzeugachse übertragbar ist. Insbesondere mittels einer derartigen Konfiguration ist eine besonders hohe Antriebsleistung auf eine antreibbare Kraftfahrzeugachse übertragbar und weiter ist diese Antriebsleistung durch den elektrischen Anteil an der Antriebsleistung durch diesen weiteren elektromechanischen Energiewandler besonders gut regelbar.
Mit dem dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe ist, wie dargelegt, auf einfache Weise ein Hybridantrieb darstellbar, also ein Antrieb, bei welchem sowohl eine Verbrennungskraftmaschine, wie auch eine weitere Antriebsmaschine, insbesondere ein elektromechanischer Energiewandler, zum Bereitstellen von Antriebsleistung herangezogen werden. Aufgrund der Hybridfunktionalitäten, welche durch den Einsatz eines elektromechanischen Energiewandlers als Antriebsmaschine zusätzlich zu einer Verbrennungskraftmaschine darstellbar sind, sind für den verbrennungsmotorischen Betrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs nicht mehr so viele Gänge, wie in einem konventionellen Antriebsstrang, notwendig, infolgedessen kann eine andere als von herkömmlichen Automatikgetrieben bekannte Topologie verwendet werden und insbesondere kann die vorgeschlagene einfache Getriebetopologie gewählt werden und vorzugsweise kann der eingesparte Bauraum zur Elektrifizierung, beziehungsweise zur stärkeren Elektrifizierung, des Kraftfahrzeugantriebsstrangs genutzt werden.
Zudem ist es denkbar, dass bestimmte Fahrbereiche rein elektrisch bewältigt werden, also in einem Antriebsmodus, in welchem lediglich ein oder mehrere der elektromechanischen Energiewandler zum Bereitstellen von Antriebsleistung herangezogen werden (emissionsfreies Fahren, Elektrogang).
Um die Betriebssicherheit in allen Betriebszuständen zu verbessern, ist der Einsatz von mehr als einem elektromechanischen Energiewandler bevorzugt, vorzugsweise von zwei und besonders bevorzugt von drei oder mehr Elektromechanischen Energiewandlern.
Mit einer Kombination mit mehr als einem elektromechanischen Energiewandler lassen sich unterschiedliche getriebetechnische Funktionen darstellen. Insbesondere ist es ermöglicht, das Kraftfahrzeuggetriebe mechanisch weiter zu vereinfachen und beispielsweise formschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen, insbesondere Bremsen und Kupplungen, einzusetzen, insbesondere ohne während einer Schaltung einen Zugkrafteinbruch zu erleiden.
Vorzugsweise ist das vorgeschlagene Kraftfahrzeuggetriebe als ein 6-Gang-Hybridgetriebe ausgebildet, also ein Getriebe, welches zur Leistungsübertragung mit einer Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einem elektromechanischen Energiewandler koppelbar ist und in wenigstens sechs diskreten, unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, bezogen auf das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangs- und der Getriebeausgangswelle, schaltbar ist.
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe dazu genau drei Planetengetrieberadsätze und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen (zwei Bremsen und drei Kupplungen) auf und bietet dadurch entsprechenden Bauraum für mindestens einen, vorzugsweise zwei und besonders bevorzugt mehrere elektromechanische Energiewandler. Vorzugsweise sind diese elektromechanischen Energiewandler oder vorzugsweise ist wenigstens einer dieser in das Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes, wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig, integriert. Wenigstens sind der oder die elektromechanischen Energiewandler, vorzugsweise funktional, im Kraftfahrzeuggetriebe integriert.
Weiter vorzugsweise ist ein Hybridantriebsstrang vorgesehen, bei welchem ein oder mehrere elektromechanische Energiewandler (weiterer elektromechanischer Energiewandler) unmittelbar mit einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse koppelbar sind. Insbesondere ist die von diesem oder von diesen elektromechanischen Energiewandlern abgebbare Antriebsleistung nicht durch das vorgeschlagene Kraftfahrzeuggetriebe übertragbar, sondern ist unmittelbar auf die antreibbare Kraftfahrzeugachse übertragbar.
Insbesondere ist es durch die vorgeschlagene Konfiguration des Kraftfahrzeuggetriebes ermöglicht, den ersten und den zweiten elektromechanischen Energiewandler, vorzugsweise wenigstens einen dieser beiden, derart in dem Kraftfahrzeuggetriebe zu integrieren, dass sie nicht nur hybride Fahrfunktionen, sondern auch getriebetechnische Funktionen darstellen können.
Insbesondere ist es ermöglicht, wenigstens für einige der genannten Drehmomentübertragungseinrichtungen, formschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen zu verwenden, welche gegenüber reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtungen Vorteile für den Bauraum und die Schleppverluste, beziehungsweise die Aktuierung, aufweisen können. Weiter ist es mittels der elektromechanischen Energiewandler ermöglicht, trotz wenigstens einer formschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung, zugkraftunterbrechungsfreie Gangwechsel (Umschaltung von einem der Übersetzungsverhältnisse in ein weiteres) zu realisieren, da eine Drehzahlsynchronisierung beim Gangwechsel mittels der oder des elektromechanischen Energiewandlers erfolgt.
Die Anbindung des zweiten elektromechanischen Energiewandlers kann entweder an der Getriebeeingangswelle (antriebsseitig) oder an der Getriebeausgangswelle (abtriebsseitig) erfolgen. Vorzugsweise ist der zweite elektromechanische Energiewandler als einziger elektromechanischer Energiewandler des Hybridgetriebes vorgesehen, bevorzugt in Kombination mit dem ersten elektromechanischen Energiewandler und besonders bevorzugt in Kombination mit mindestens einem weiteren elektromechanischen Energiewandler.
Wenn die Anbindung des zweiten elektromechanischen Energiewandlers abtriebsseitig erfolgt, ist es bevorzugt, einen weiteren Elektromechanischen Energiewandler für den Hybridantriebsstrang vorzusehen und diesen über einen eigenen Abgriff an die weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse anzubinden und dadurch eine Allradfunktionalität, insbesondere ohne extra Verteilergetriebe, darzustellen.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein elektromechanischer Energiewandler unmittelbar mit einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse koppelbar, so dass insbesondere diese Kraftfahrzeugachse ausschließlich durch den oder durch diese elektromechanischen Energiewandler antreibbar ist und somit ist eine besonders einfache Möglichkeit zum Darstellen eines Allradantriebs gegeben.
Weiter vorzugsweise lässt sich, insbesondere über formschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen, eine Parksperrenfunktionalität mit diesem Kraftfahrzeuggetriebe einfach darstellen. Dabei ist unter der Parksperrfunktionalität ein Blockieren des Kraftfahrzeuggetriebes zu verstehen, so dass wenigstens die Getriebeausgangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse, insbesondere formschlüssig, mittels dieser Parksperre selektiv festgelegt ist.
Vorzugsweise ist für die Parksperrfunktionalität die Kombination der Bremse zum selektiv drehfesten Verbinden des ersten Sonnenritzels mit dem Getriebegehäuse (erste Bremse) und der Bremse zum selektiv drehfesten Verbinden des zweiten Hohlrads mit dem Getriebegehäuse (zweite Bremse) und der Kupplung zum selektiv drehfesten Verbinden der Zentralwelle mit der ersten Stegwelle (vierte Kupplung) vorgesehen. Vorzugsweise werden diese Drehmomentübertragungseinrichtungen (erste Bremse, zweite Bremse, vierte Kupplung) gleichzeitig geschlossen beziehungsweise gleichzeitig geschlossen gehalten und so wird die Getriebeausgangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse drehfest gehalten. Weiter vorzugsweise sind diese Drehmomentübertragungseinrichtungen (erste Bremse, zweite Bremse, vierte Kupplung) als formschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen ausgebildet und vorzugsweise sind diese Drehmomentübertragungseinrichtungen als „normaly closed“ Kupplung beziehungsweise Bremse oder Bremsen ausgebildet, also als Drehmomentübertragungseinrichtung, mit welcher in einem unbetätigten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist.
Weiter vorzugsweise sind mittels den Kupplungen zum selektiv drehfesten Verbinden der Getriebeeingangswelle mit der ersten Stegwelle (erste Kupplung) und zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Stegwelle mit der Zentralwelle (vierte Kupplung) ein serieller Fahrbetrieb beziehungsweise eine Standladefunktionalität darstellbar. Zum Bereitstellen dieser Modi werden insbesondere die erste Kupplung und die vierte Kupplung geschlossen und die übrigen Drehmomentübertragungseinrichtungen geöffnet.
Für den Fall, dass ein weiterer elektromechanischer Energiewandler vorgesehen ist, welcher zum Antreiben einer der antreibbaren Kraftfahrzeugachsen eingerichtet ist, ist insbesondere ein serieller Fahrbetrieb ermöglicht. Vorzugsweise sind eine erste antreibbare Kraftfahrzeugachse und eine weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse vorhanden. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeuggetriebe zum Antreiben der einen dieser beiden Achsen eingerichtet und der weitere elektromechanische Energiewandler ist zum Antreiben der anderen dieser Achsen eingerichtet. Weiter vorzugsweise sind die erste und die vierte Kupplung geschlossen und so ist unmittelbar Antriebsleistung von der Verbrennungskraftmaschine auf den ersten elektromechanischen Energiewandler übertragbar. Bei der vorgeschlagenen Konfiguration des Kraftfahrzeuggetriebes kann die Getriebeausgangswelle stillstehen und so ist ein Standladen, also ein Laden eines Kraftfahrzeugenergiespeichers mit elektrischem Strom im Fahrzeugstillstand ermöglicht, in dem der erste elektromechanische Energiewandler von der Verbrennungskraftmaschine im Generatorbetrieb angetrieben wird.
Weiter ist es ermöglicht (serieller Fahrbetrieb), soweit eine der antreibbaren Kraftfahrzeugachsen von dem weiteren elektromechanischen Energiewandler antreibbar ist, den elektrischen Strom, welcher von dem ersten elektromechanischen Energiewandler im Generatorbetrieb bereitstellbar ist, nicht oder nur teilweise zum Laden des Kraftfahrzeugenergiespeichers zu verwenden, sondern zum Antrieb einer der antreibbaren Kraftfahrzeugachsen über den weiteren elektromechanischen Energiewandler zu nutzen.
Insbesondere sind mittels einer solchen Konfiguration (Standladefunktion) die Betriebssicherheit oder der Fahrkomfort (serieller Fahrbetrieb) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs oder beide verbesserbar.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Elektrofahrmodus vorgesehen. Vorzugsweise sind zum Bereitstellen des Elektrofahrmodus die Bremse zum selektiv drehfesten Verbinden des zweiten Hohlrads mit dem Getriebegehäuse (zweite Bremse) sowie die Kupplung zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Stegwelle mit der Zentralwelle vorgesehen (vierte Kupplung) und für diesen Fahrmodus geschlossen. Insbesondere wenn diese Drehmomentübertragungseinrichtungen geschlossen sind, ist ein direkter Antrieb der antreibbaren Kraftfahrzeugachse über die Getriebeausgangswelle von dem ersten elektromechanischen Energiewandler ermöglicht und insbesondere ist dieser Antriebe ermöglicht, ohne dass dazu ein weiterer elektromechanischer Energiewandler vorzusehen ist.
Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

1: einen Längsschnitt eines ersten Kraftfahrzeuggetriebes ohne elektromechanischen Energiewandler,
2: einen Längsschnitt des ersten Kraftfahrzeuggetriebes mit dem ersten elektromechanischen Energiewandler,
3: einen Längsschnitt eines zweiten Kraftfahrzeuggetriebes ohne elektromechanischen Energiewandler,
4: einen Längsschnitt des zweiten Kraftfahrzeuggetriebes mit elektromechanischen Energiewandler,
5: einen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit zwei Planetengetrieberadsätzen mit gleicher Standübersetzung,
6: ein Schaltungsschema für einige der dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe,
7: einen Längsschnitt eines Hybridantriebsstrangs,
8: einen Längsschnitt eines Hybridantriebsstrangs in einer Allradvariante

In 1 ist ein Längsschnitt eines Kraftfahrzeuggetriebes für einen Hybridantrieb dargestellt. Das Kraftfahrzeuggetriebe weist ein Getriebegehäuse 0 auf, in welchem die Getriebeantriebswelle 1 und die Getriebeausgangswelle 2 um die Zentralachse ZA drehbar gelagert sind und konzentrisch zu dieser angeordnet sind.
Die drei Planentengetrieberadsätze PR1, PR2 und PR3 sind ebenfalls konzentrisch zur Zentralachse ZA angeordnet. Der erste Planetengetrieberadsatz PR1 weist ein erstes Sonnenritzel S1, ein erstes Hohlrad H1 sowie eine erste Stegwelle 5 auf, auf welcher das Planetenrad P1 dieses Planetengetrieberadsatzes PR1 drehbar gelagert ist.
Der zweite Planetengetrieberadsatz PR2 weist ein zweites Sonnenritzel S2, ein zweites Hohlrad H2 sowie eine zweite Stegwelle 5 auf, auf welcher das Planetenrad P2 dieses Planetengetrieberadsatzes PR2 drehbar gelagert ist.
Der dritte Planetengetrieberadsatz PR3 weist ein drittes Sonnenritzel S3, ein drittes Hohlrad H3 sowie eine dritte Stegwelle 7 auf, auf welcher das Planetenrad P3 dieses Planetengetrieberadsatzes PR3 drehbar gelagert ist.
Über die Zentralwelle 3 sind die beiden Sonnenritzel S2 und S3 drehfest miteinander verbunden. Weiter ist die zweite Stegwelle 2a drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden.
Das erste Sonnenritzel S1 ist mittels der ersten Sonnenritzelwelle 4 über die erste Bremse B04 mit dem Getriebegehäuse 0 selektiv drehfest verbindbar. Die erste Stegwelle 5 ist mittels der ersten Kupplung K15 selektiv drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbindbar und mittels der vierten Kupplung K35 selektiv drehfest mit der Zentralwelle 3. Das dritte Hohlrad H3 ist mittels der dritten Kupplung K27 mit der Getriebeausgangswelle 2 selektiv drehfest verbindbar. Die dritte Stegwelle 7 ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle 1 verbunden.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, wie dieses teilweise schon in der 1 gezeigt ist, nachfolgend wird auf die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Ausführungsformen eingegangen.
Bei dem in 2 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe ist der erste Elektromotorgenerator EMA vorgesehen und mittels der ersten Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel S1, also dem Sonnenritzel des ersten Planetengetrieberadsatzes PR1, drehfest verbunden. Mittels des als Elektromotorgenerator EMA ausgebildeten ersten elektromechanischen Energiewandler ist eine besonders einfache Hybridisierung des Kraftfahrzeuggetriebes ermöglicht.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, wie dieses teilweise schon in der 1 gezeigt ist, nachfolgend wir auf die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Ausführungsformen eingegangen.
Bei dem in 3 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe ist eine weitere Kupplung, also die zweite Kupplung K17, vorgesehen, hingegen entfällt die dritte Kupplung K27. Anders als bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeausgangswelle 2 bzw. die zweite Stegwelle 2a drehfest mit dem dritten Hohlrad H3 verbunden.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, wie dieses teilweise schon in der 1 gezeigt ist, nachfolgend wird auf die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Ausführungsformen eingegangen.
Bei dem in 4 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe ist, wie bei dem in 3 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe die zweite Kupplung K17 vorgesehen, wohingegen die dritte Kupplung K27 entfällt.
Weiter ist bei dem in 4 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe der erste elektromechanische Energiewandler, also der Elektromotorgenerator EMA, vorgesehen. Der Elektromotorgenerator EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel S1 drehfest verbunden. Die erste Sonnenritzelwelle 4 ist mittels der ersten Bremse B04 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
In 5 ist ein Längsschnitt durch ein weiteres Kraftfahrzeuggetriebe dargestellt, wobei dieses von dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe abgeleitete ist, es wird daher auf die wesentlichen Unterschiede zu dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe eingegangen.
Diese Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist einen ersten Planetengetrieberadsatz auf, welcher als sogenannter Plusradsatz ausgebildet ist und als erster Plusplanetengetrieberadsatz PR1' bezeichnet wird. Der erste Plusplanetengetrieberadsatzes PR1' ersetzt den als Minusradsatz ausgebildeten Planetengetrieberadsatz, wie dieser in 1 gezeigt ist.
Der erste Plusplanetengetrieberadsatz PR1' weist neben dem ersten Planetenrad P1 ein erstes Plusplanetenrad P1' auf, welches sowohl mit dem ersten Planetenrad P1 und dem ersten Hohlrad H1 in Eingriff steht. Das erste Planetenrad P1 steht in Eingriff mit diesem ersten Plusplanetenrad P1' und dem ersten Sonnenritzel S1.
Das ersten Planetenrad P1 sowie das Plusplanetenrad P1' sind drehbar auf der ersten Stegwelle 5 gelagert. Zum Verblocken des Plusplanetengetrieberadsatzes PR1' ist die Kupplung KPR1 vorgesehen. Mit der Kupplung KPR1 ist das erste Hohlrad dem der ersten Stegwelle selektiv drehfest verbindbar. Weiter weist dieses Getriebe ein Kupplung K1PR1 zum selektiv drehfesten verbinden der Getriebeeingangswelle mit dem ersten Plusplanetengetrieberadsatz PR1', insbesondere mit dem ersten Hohlrad H1 auf.
Die Zentralwelle 3 ist drehfest mit der ersten Stegwelle 5 verbunden, dadurch kann die mit der Einführung des ersten Plusplanetengetrieberadsatzes PR1' einhergehende Drehrichtungsumkehr, bezogen auf die Standübersetzungen des ersten Planetengetrieberadsatzes (PR1) und des ersten Plusplanetengetrieberadsatzes PR1'. Die Kopplungen des zweiten Planetengetrieberadsatzes PR2 und des dritten Planetengetrieberadsatztes PR3 können, wie bei der aus der 1 bekannten Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes, erhalten bleiben.
In 6 ist ein Schaltungsschema für Kraftfahrzeuggetriebe mit drei Planetengetrieberadsätze PR1 - PR3 mit gleicher Standübersetzung zum Schalten der unterschiedlichen Übersetzungsstufen (1 bis 7) gezeigt.
Ein „X“ bedeutet, dass die entsprechende Drehmomentübertragungseinrichtung (Kupplung K15, K35, K17, K27 oder Bremse B04, B06) geschlossen ist, ansonsten ist die Drehmomentübertragungseinrichtung geöffnet. Weiter sind in dieser Logik noch zusätzliche Betriebsmodi des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, in welche das Kraftfahrzeuggetriebe und damit der Hybridantriebsstrang durch Betätigung der entsprechenden Kupplungen und Bremsen schaltbar sind.
In 7 ist ein schematisierter Hybridantriebsstrang dargestellt mit einem Kraftfahrzeuggetriebe HyG, wie dieses in den vorhergehenden 1 bis 5 dargestellt ist.
Das Kraftfahrzeuggetriebe HyG ist über die Trennkupplung AK selektiv drehfest mit der Verbrennungskraftmaschine VKM verbindbar und somit ist der Getriebeeingangswelle 1 Antriebsleistung von der Verbrennungskraftmaschine VKM selektiv zuführbar. Der erste Elektromotorgenerator EMA ist über die Energieversorgung EV mit elektrischer Leistung versorgbar, bzw. ist vom ersten Elektromotorgenerator EMA bereitgestellte elektrische Leistung in dieser Energieversorgung EV abspeicherbar.
Über die Getriebeausgangswelle 2 ist Antriebsleistung aus dem Kraftfahrzeuggetriebe HyG an die antreibbare Hinterachse HA abgebbar. Die antreibbare Hinterachse HA weist zum Verteilen der Antriebsleistung ein Achsgetriebe 10 auf, mit welchen die bereitgestellte Antriebsleistung auf die Antriebsräder AR verteilbar ist.
In 8 ist ein weiterer schematisierter Hybridantriebsstrang dargestellt mit einem Kraftfahrzeuggetriebe HyG, wie dieses in den vorhergehenden 1 bis 4 dargestellt ist. Dabei weist dieser Hybridantriebsstrang einen Allradantrieb auf, da dieser zwei antreibbare Kraftfahrzeugachsen VA, HA vorsieht. Insbesondere mittels einer solchen Konfiguration ist der erläuterte serielle Fahrbetrieb ermöglicht.
Das Kraftfahrzeuggetriebe HyG ist über die Trennkupplung AK selektiv drehfest mit der Verbrennungskraftmaschine VKM verbindbar und somit ist der Getriebeeingangswelle 1 Antriebsleistung von der Verbrennungskraftmaschine VKM selektiv zuführbar. Der erste Elektromotorgenerator EMA und der weitere Elektromotorgenerator EMC sind über die Energieversorgung EV mit elektrischer Leistung versorgbar, bzw. ist von diesen Elektromotorgeneratoren EMA, EMC bereitgestellte elektrische Leistung in der Energieversorgung EV abspeicherbar.
Über die Getriebeausgangswelle 2 ist Antriebsleistung an die antreibbare Vorderachse VA abgebbar. Die antreibbaren Hinterachse HA ist durch den weiteren Elektromotorgenerator EMC antreibbar. Die bereitgestellte Antriebsleistung wird jeweils über die Antriebsräder AR auf die Fahrbahn übertragen. Zum Verteilen der Antriebsleistung auf die Antriebsräder AR weisen die antreibbaren Kraftfahrzeugachsen VA, HA jeweils ein Achsgetriebe 10 auf.
Bezugszeichenliste

0: Getriebegehäuse
1: Getriebeeingangswelle
2: Getriebeausgangswelle
2a: zweite Stegwelle
3: Zentralwelle
4: erste Sonnenritzelwelle
5: erste Stegwelle
6: zweite Hohlradwelle
7: dritte Hohlradwelle
10: Achsgetriebe
B04: erste Bremse
B06: zweite Bremse
K15: erste Kupplung
K17: zweite Kupplung
K27: dritte Kupplung
K35: vierte Kupplung Kupplung zum selektiven Verbinden zweiter Elemente des ersten
KPR1: Plusplanetengetrieberadsatzes miteinander Kupplung zum selektiven Koppeln der Getriebeeingangswelle mit
K1R1: dem ersten Plusplanetengetrieberadsatz
PR1: erster Planetengetrieberadsatz
S1: erstes Sonnenritzel
P1: Planetenrad des ersten Planetengetrieberadsatzes
H1: erstes Hohlrad
PR1': erster Plusplanetengetrieberadsatz
P1': erstes Plusplanetenrad
PR2: Zweiter Planetengetrieberadsatz
S2: zweites Sonnenritzel
P2: Planetenrad des zweiten Planetengetrieberadsatzes
H2: zweites Hohlrad
PR3: Dritter Planentengetrieberadsatz
S3: drittes Sonnenritzel
P3: Planetenrad des dritten Planetengetrieberadsatzes
H3: drittes Hohlrad
EMA: erster elektromechanischer Energiewandler
EMC: weiterer elektromechanischer Energiewandler
ZA: Zentralachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1396369 A2 [0001, 0004]

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang aufweisend die Getriebeelemente: Getriebegehäuse (0), Getriebeeingangswelle (1), Getriebeausgangswelle (2), erster Planetengetrieberadsatz (PR1) mit einem ersten Sonnenritzel (S1), einem erstem Hohlrad (H1) und einer ersten Stegwelle (5) mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad (P1), einem zweiten Planetengetrieberadsatz (PR2) mit einem zweiten Sonnenritzel (S2), einem zweitem Hohlrad (H2) und einer zweiten Stegwelle (2a) mit drauf drehbar gelagertem Planetenrad (P2) und mit einem dritten Planetengetrieberadsatz (PR3) mit einem dritten Sonnenritzel (S3), einem dritten Hohlrad (H3) und einer dritten Stegwelle (7) mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad (P3), wobei zwei der drei Sonnenritzel (S1, S2, S3) mit einer Zentralwelle (3) drehfest miteinander verbunden sind und, wobei die zweite Stegwelle (2a) mit dem dritten Hohlrad (H3) selektiv drehfest verbindbar ist oder mit diesem drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der drei Planetengetrieberadsätze erster, zweiter oder dritter Planetengetrieberadsatz (PR1, PR2, PR3) die gleiche Standübersetzung aufweisen und, dass das erste Sonnenritzel (S1) und das zweite Hohlrad (H2) jeweils selektiv drehfest dem Getriebegehäuse (0) verbindbar sind.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und das dritte Sonnenritzel (S2, S3) mit der Zentralwelle (3) drehfest miteinander verbunden sind.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (H1) drehfest mit dem zweiten und dritten Sonnenritzel (S2, S3) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stegwelle (2a) mit der Getriebeausgangswelle (2) drehfest verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stegwelle (7) drehfest mit der Getriebeeingangswelle (1) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stegwelle (7) mit einer zweiten Kupplung (K17) mit der Getriebeeingangswelle (1) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeausgangswelle (2) drehfest mit dem dritten Hohlrad (H3) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (1) mit einer ersten Kupplung (K15) mit der ersten Stegwelle (5) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeausgangswelle (2) mit einer dritten Kupplung (K27) mit dem dritten Hohlrad (H3) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwelle (3) mit einer vierten Kupplung (K35) mit der ersten Stegwelle (5) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das erste Sonnenritzel (S1) mittels einer ersten Bremse (B04) mit dem Getriebegehäuse (0) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Hohlrad (H2) mittels einer zweiten Bremse (B06) mit dem Getriebegehäuse (0) selektiv drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster elektromechanischer Energiewandler (EMA) vorgesehen ist, dass dieser erste elektromechanische Energiewandler (EMA) mit dem ersten Sonnenritzel (S1) drehmomentleitend verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektromechanische Energiewandler (EMA) drehfest mit dem ersten Sonnenritzel (S1) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter elektromechanischer Energiewandler (EMB) vorgesehen ist, dass der zweite elektromechanische Energiewandler (EMB) mit einer der drei Getriebewellen, Getriebeeingangswelle (1), Getriebeausgangswelle (2) oder Zentralwelle (3) drehmomentleitend verbindbar ist oder mit einer dieser drei Getriebewelle (1, 2, 3) drehfest verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter elektromechanischer Energiewandler (EMB) vorgesehen ist, dass dieser zweite elektromechanische Energiewandler (EMB) mit dem dritten Hohlrad (H3) drehfest verbunden ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Kraftfahrzeuggetriebe nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Getriebeeingangswelle (1) eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) selektiv drehfest verbindbar ist und, dass die Getriebeausgangswelle (2) zur Leistungsübertragung auf eine antreibbare Kraftfahrzeugachse eingerichtet ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer elektromechanischer Energiewandler (EMC) vorgesehen ist, dass dieser weitere elektromechanische Energiewandler (EMC) zur Leistungsübertragung auf die antreibbare Kraftfahrzeugachse oder auf eine weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse eingerichtet ist.