DE102017204548A1

DE102017204548A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017204548A1
Application number: DE102017204548.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Max Bachmann; Martin Brehmer; Anton Fritzer; Suryanto Hendrawan; Matthias Horn; Johannes Kaltenbach; Raffael Kuberczyk; Jens Moraw; Gerhard Niederbrucker; Juri Pawlakowitsch; Martin Rattay; Matthias Reisch; Wolfgang Rieger; Thomas Rosemeier; Michael Roske; Lara Ruth Turner; Bernd Unseld; Viktor Warth; Michael Wechs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2018-09-20
Also published as: CN108626328A; US10605337B2; US20180266525A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, drei Planetenradsätzen, und sechs Schaltelementen, wobei das Getriebe durch selektives Schließen der Schaltelemente zur Bereitstellung von acht Vorwärtsgängen eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Hybridgetriebe sowie ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem ersten Planetenradsatz, einem zweiten Planetenradsatz und einem dritten Planetenradsatz. Außerdem betrifft die Erfindung ein Hybridgetriebe mit einem solchen Getriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Getriebe oder dem Hybridgetriebe.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Getrieben bekannt, die in Kraftfahrzeugen eingebaut werden können. So ist aus der US 6,558,287 B2 ein Getriebe mit drei Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen bekannt, mittels dem mehrere Gänge bereitgestellt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Getriebe anzugeben, das für einen Front-Quer Einbau in einem Kraftfahrzeug und eine Hybridisierung geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebswelle mittels eines ersten Schaltelements mit einer ersten Welle und mittels eines zweiten Schaltelements mit einer zweiten Welle drehfest verbindbar ist und dass der erste Planetenradsatz ein erstes Radsatzelement, eine zweites Radsatzelement und ein drittes Radsatzelement aufweist, wobei eines der drei Radsatzelemente mit einem Gehäuse drehfest verbunden ist, und ein anderes der drei Radsatzelemente mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist, sodass der erste Planetenradsatz dazu eingerichtet ist, an einem weiteren der drei Radsatzelemente eine im Vergleich zur Antriebswelle erhöhte Drehzahl bereitzustellen, wobei das weitere der drei Radsatzelemente mittels eines dritten Schaltelements mit der ersten Welle drehfest verbindbar ist und mittels eines vierten Schaltelements mit einer dritten Welle drehfest verbindbar ist, wobei das weitere der Radsatzelemente eine höhere Drehzahl aufweist als die Antriebswelle und dass ein erstes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Welle drehfest verbunden ist, ein zweites Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mit einem zweiten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mit einem ersten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und dass das zweite Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist und dass die zweiten Welle mittels eines fünften Schaltelements mit dem Gehäuse drehfest verbindbar ist und die dritte Welle mit dem dritten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes und dem ersten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und mittels eines sechsten Schaltelements mit dem Gehäuse drehfest verbindbar ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass es einfach aufgebaut ist. Dies ermöglicht es, das Getriebe klein und kurz zu bauen, so dass es für den Front-Quer Einbau geeignet ist. Außerdem weist das Getriebe geringe Bauteilbelastungen, geringe Getriebeverluste, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und eine gute Übersetzungsreihe auf. Darüber hinaus kann, wie nachfolgend detailliert beschrieben wird, eine elektrische Maschine auf einfache Weise mit dem Getriebe wirkverbunden werden, so dass zumindest ein hybrider Fahrbetrieb realisiert werden kann.
Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die beiden, miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist, das sich im geöffneten Zustand befindet. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Steckverzahnung realisiert werden.
Bei dem Gehäuse kann es sich um ein Getriebegehäuse handeln, das im Betrieb des Getriebes ortsfest ist. Dies bedeutet, dass sich das Getriebegehäuse im Betrieb nicht dreht. Die drei Planetenradsätze können in einem Hohlraum des Getriebegehäuses angeordnet sein.
Bei einer besonderen Ausführung kann das fünfte und sechste Schaltelement jeweils als Bremse ausgeführt sein. Das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement, kann jeweils als Kupplung ausgeführt sein. Im Ergebnis kann ein einfach aufgebautes Getriebe mit drei Planetenradsätzen, vier Kupplungen und zwei Schaltelement bereitgestellt werden. Dabei können das fünfte und sechste Schaltelement jeweils als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise eine Klaue oder Synchronisierung, ausgeführt sein.
Bei einer besonderen Ausführung kann das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse drehfest verbunden sein. Das zweite Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes kann mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein und das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes kann mittels des dritten Schaltelements mit der ersten Welle und mittels des vierten Schaltelements mit der dritten Welle drehfest verbindbar sein. Dies bedeutet, dass bei dieser Ausführung das erste Radsatzelement dem einem der drei Radsatzelemente, das zweite Radsatzelement dem anderen der drei Radsatzelemente und das dritte Radsatzelement dem weiteren der drei Radsatzelemente entspricht.
Natürlich sind auch alternative Ausführungen möglich, bei denen die Ankopplung der drei Radsatzelemente an das Gehäuse, die Antriebswelle und das dritte und vierte Schaltelement auf andere Weise erfolgt. Bei diesen Ausführungen muss jedoch sichergestellt sein, dass das mit dem dritten und vierten Schaltelement gekoppelte weitere Radsatzelement eine höhere Drehzahl aufweist als die Antriebswelle.
Bei einer besonderen Ausführung können das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement derart zueinander angeordnet sein, dass eine erste Radialebene das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement aufweist. Somit ist ein in axialer Richtung kompakter Aufbau des Getriebes möglich. Dies ist insbesondere bei einem Einbau des Getriebes in einer Front-Quer Richtung vorteilhaft, da bei dieser Anordnung wenig Bauraum für das Getriebe besteht. Als Radialebene wird eine Ebene verstanden, die sich bezogen auf eine Mittelachse des Getriebes in radialer Richtung erstreckt und achsnormal zur Mittelachse angeordnet ist.
Darüber hinaus können der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz derart zueinander angeordnet sein, dass eine zweite Radialebene die Radsatzelemente des zweiten Planetenradsatzes und die Radsatzelemente des dritten Planetenrades aufweist. Insbesondere kann die zweite Radialebene das erste, das zweite und das dritte Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes und das erste, das zweite und das dritte Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes aufweisen. Dadurch ist eine in axialer Richtung bezogen auf die Mittelachse des Getriebes kompakte Ausbildung des Getriebes möglich.
Der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz können koaxial zu der Mittelachse angeordnet sein. Dabei können der zweite und der dritte Planetenradsatz derart ausgebildet sein, dass der dritte Planetenradsatz in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse außerhalb des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist und/oder der dritte Planetenradsatz den zweiten Planetenradsatz zumindest abschnittsweise umschließt. Dabei werden die Radsatzelemente des zweiten Planetenradsatzes durch den dritten Planetenradsatz zumindest abschnittsweise umschlossen.
Das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement können in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse außerhalb des ersten Planetenradsatzes angeordnet sein. Dabei kann das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement den ersten Planetenradsatz vollständig umschließen.
Darüber hinaus kann das sechste Schaltelement in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse des Getriebes außerhalb des dritten Schaltelements und/oder des vierten Schaltelements angeordnet sein. Das sechste Schaltelement kann das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement vollständig umschließen. Im Ergebnis lässt sich durch die zuvor genannte Anordnung und/oder Ausbildung des ersten Planetenradsatzes und/oder des dritten, vierten und/oder sechsten Schaltelements ein kompaktes Getriebe realisieren.
Der erste Planetenradsatz kann als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad. Alternativ kann der erste Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg.
Ein Minus-Planetenradsatz entspricht einem Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und 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 entgegengesetzter Richtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert.
Im Gegensatz dazu unterscheidet sich ein Plus-Planetenradsatz von dem Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz 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 Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
Der zweite Planetenradsatz kann als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein. In diesem Fall kann das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad sein. Der zweite Planetenradsatz kann alternativ als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg ist.
Der dritte Planetenradsatz kann als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad ist. Alternativ kann der dritte Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sein. In diesem Fall ist das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatz ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg.
Die Abtriebswelle kann sich quer, insbesondere senkrecht zur Antriebswelle erstrecken. Dadurch wird ein Getriebe bereitgestellt, das für einen Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzug besonders gut geeignet ist.
Das Getriebe kann an einer Seite eine Schnittstelle zu einer getriebe-externen Kraftfahrzeugantriebseinheit, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, aufweisen. Dabei kann der erste Planetenradsatz zu der Schnittstelle und damit zu der Kraftfahrzeugantriebseinheit näher angeordnet sein als der zweite und/oder dritte Planetenradsatz. Alternativ kann der zweite und/oder dritte Planetenradsatz zu der Schnittstelle und damit der Kraftfahrzeugantriebseinheit näher angeordnet sein als der erste Planetenradsatz. Im Ergebnis kann flexibel auf die Bauraumgegebenheiten des Fahrzeugs reagiert werden. So kann abhängig von dem zur Verfügung stehenden Bauraum der zweite und dritte Planetenradsatz, die sich in radialer Richtung weiter erstrecken als der erste Planetenradsatz, näher zu der Antriebswelle oder von dieser weiter weg angeordnet werden als der ersten Planetenradsatz.
Das Getriebe kann ein Mehrganggetriebe sein, mittels dem wenigstens acht Gänge, insbesondere genau acht Gänge, für einen Vorwärts-Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs realisierbar sind. Darüber hinaus können mittels des Getriebes wenigstens ein, insbesondere genau zwei, Rückwärtsgänge, für einen Rückwärts-Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und wenigstens ein, insbesondere genau ein, Zwischengang realisiert werden.
Insbesondere können folgende Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch wahlweises Schließen von zwei der sechs Schaltelemente realisiert werden:
Ein erster Gang kann durch Schließen des ersten Schaltelements und des sechsten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein zweiter Gang kann durch Schließen des dritten Schaltelements und des sechsten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Außerdem kann ein dritter Gang durch Schließen des zweiten Schaltelements und des sechsten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein vierter Gang kann durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Dagegen kann ein fünfter Gang durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein sechster Gang kann durch Schließen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Darüber hinaus kann ein siebter Gang durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein achter Gang kann durch Schließen des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind.
Mittels des Getriebes kann außerdem ein erster Rückwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelements und des fünften Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein zweiter Rückwärtsgang kann durch Schließen des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind. Ein Zwischengang kann durch Schließen des vierten Schaltelements und des fünften Schaltelements realisiert werden, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind.
Zum Realisieren eines Getriebes, das die zuvor genannten Gänge aufweist, kann das Getriebe wenigstens drei Planetenradsätze, insbesondere genau drei Planetenradsätze, und wenigstens sechs Schaltelemente, insbesondere genau sechs Schaltelemente, aufweisen. Den Gängen des Getriebes gemein ist, dass sie durch Schließen von genau zwei Gängen realisiert werden.
Von besonderem Vorteil ist ein Hybridgetriebe mit dem Getriebe und der elektrischen Maschine. Dabei kann die elektrische Maschine mit dem Getriebe wirkverbunden oder wirkverbindbar sein. Durch das Vorsehen der elektrischen Maschine ist ein rein verbrennungsmotorischer oder ein hybrider Fahrbetrieb möglich.
Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem ortsfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln. Der Rotor kann mit einer Rotorwelle drehfest verbunden sein. Die elektrische Maschine kann in einem von dem Gehäuse umschlossenen Innenraum angeordnet und/oder mit dem Gehäuse drehfest verbunden sein.
Die elektrische Maschine kann mittels eines siebten Schaltelements mit der Abtriebswelle wirkverbindbar sein. Das siebte Schaltelement kann als Kupplung ausgeführt sein. Dabei kann das siebte Schaltelement als Anfahrelement, beispielsweise bei einem rein elektrischen Fahrbetrieb, dienen. Alternativ können wenigstens ein, insbesondere genau ein oder genau zwei, der bereits oben erwähnten sechs Schaltelemente des Getriebes als Anfahrelement dienen.
Die elektrische Maschine kann mit der Antriebswelle drehfest verbunden oder drehfest verbindbar sein. So kann beispielsweise die elektrische Maschine mittels der Rotorwelle direkt mit der Antriebswelle drehfest verbunden werden. Alternativ kann die Rotorwelle mittels des siebten Schaltelements mit der Rotorwelle drehfest verbindbar sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine mittels wenigstens eines Zahnrads mit der Antriebswelle wirkverbunden oder wirkverbindbar sein. Dazu kann die Rotorwelle mit dem Zahnrad drehfest verbunden sein. Das Zahnrad kann mit einem mit der Antriebswelle drehfest verbundenen anderen Zahnrad in Eingriff sein. Natürlich können mehrere weitere Zahnräder vorhanden sein, die mit Zahnrad und dem anderen Zahnrad wirkverbunden sind. Das Zahnrad kann dabei mittels der weiteren Zahnräder mit dem anderen Zahnrad wirkverbunden sein. Dabei kann in dem Triebstrang zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle das siebte Schaltelement vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine mittels eines Zugmittels, wie beispielsweise einer Kette, mit der Antriebswelle wirkverbunden oder wirkverbindbar sein. Dabei kann in dem Triebstrang zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle das siebte Schaltelement vorgesehen sein. Im Ergebnis kann die elektrische Maschine auf einfache Weise mit der Antriebswelle wirkverbunden oder wirkverbindbar sein, so dass sichergestellt ist, dass das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment auf die Antriebswelle übertragen werden kann.
Bei einer besonderen Ausführung kann das Hybridgetriebe ein achtes Schaltelement aufweisen. Das achte Schaltelement dient zum Wirkverbinden der Antriebswelle mit einer Ausgangswelle einer Kraftfahrzeugantriebseinheit, wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors. Durch das achte Schaltelement kann die Kraftfahrzeugantriebseinheit von dem Getriebe entkoppelt werden, so dass ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich ist.
Von besonderem Vorteil ist ein Kraftfahrzeug mit dem Getriebe oder dem Hybridgetriebe.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung eines Hybridgetriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäßen Getriebe,
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäßen Getriebe,
7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäßen Getriebe,
8 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäßen Getriebe und
9 eine Schaltmatrix für die in den 1 bis 8 dargestellten Getriebe oder Hybridgetriebe.

Das in 1 dargestellte Getriebe weist eine Antriebswelle An, eine Abtriebswelle Ab und drei Planetenradsätze, nämlich einen ersten Planetenradsatz RS1, einen zweiten Planetenradsatz RS2 und einen dritten Planetenradsatz RS3 auf. Der erste, zweite, und dritte Planetenradsatz RS1, RS2, RS3 sind jeweils als Minus-Planetengetriebe ausgeführt. Die Planetenradsätze sind koaxial zu einer Mittelachse M des Getriebes angeordnet. Das in 1 gezeigte Getriebe ist rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M des Getriebes, wobei in 1 nur der obere Teil des Getriebes dargestellt ist.
Das Getriebe weist außerdem sechs Schaltelemente, nämlich ein erstes Schaltelement K1, ein zweites Schaltelement K2, ein drittes Schaltelement K3, ein viertes Schaltelement K4, ein fünftes Schaltelement B2 und ein sechstes Schaltelement B1 auf. Dabei sind das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement K1-K4 jeweils als Kupplung ausgeführt. Das fünfte und sechste Schaltelement B2, B1 sind jeweils als Bremse ausgeführt.
Die Antriebswelle An ist mittels des ersten Schaltelements K1 mit einer ersten Welle 1 und mittels eines zweiten Schaltelements K2 mit einer zweiten Welle 2 drehfest verbindbar. Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit einem Gehäuse 3 drehfest verbunden. Die Antriebswelle An ist mit dem Steg des ersten Planetenradsatze RS1 drehfest verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mittels des dritten Schaltelements K3 mit der ersten Welle 1 drehfest verbindbar und ist mittels des vierten Schaltelements K4 mit einer dritten Welle 4 drehfest verbindbar. Dabei weist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 eine höhere Drehzahl auf als die Antriebswelle An.
Ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit der ersten Welle 1 drehfest verbunden. Ein Steg des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit einem Steg des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbunden. Darüber hinaus ist ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbunden. Dabei ist der Steg des dritten Planetenradsatzes RS3 zusätzlich mit der Abtriebswelle Ab drehfest verbunden. Die Abtriebswelle Ab erstreckt sich durch den dritten Planetenradsatz RS3 hindurch und ist an einem Ende mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbunden. Das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes RS3 ist mit der zweiten Welle 2 drehfest verbunden.
Die zweite Welle 2 ist mittels des fünften Schaltelements B2 mit dem Gehäuse 3 drehfest verbindbar und die dritte Welle 4 ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes RS3 jeweils drehfest verbunden. Darüber hinaus ist die dritte Welle 4 mittels des sechsten Schaltelements B1 mit dem Gehäuse 3 drehfest verbindbar.
Das zweite Schaltelement K2 liegt bezogen auf die Mittelachse M in radialer Richtung außerhalb des ersten Schaltelements K1. Dabei sind das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 in axialer Richtung bezogen auf die Mittelachse derart angeordnet, dass eine erste Radialebene E1 das erste und zweite Schaltelement K1, K2 aufweist.
Der dritte Planetenradsatz RS3 liegt bezogen auf die Mittelachse M in radialer Richtung außerhalb des zweiten Planetenradsatz RS2, wobei der der dritte Planetenradsatz RS3 den zweiten Planetenradsatz RS2 umschließt. Der zweite und dritte Planetenradsatz RS2, RS3 sind in axialer Richtung derart zueinander angeordnet, dass eine zweite Radialebene E2 den zweiten Planetenradsatz RS2 und den dritten Planetenradsatz RS3 aufweist.
Das sechste Schaltelement B1 ist bezogen auf die Mittelachse M in radialer Richtung weiter weg angeordnet als das dritte Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement K4. Gleiches gilt für das fünfte Schaltelement B2, das in radialer Richtung ebenfalls weiter weg von der Mittelachse M angeordnet ist wie das dritte und vierte Schaltelement K3, K4.
Die Antriebswelle An ist mit einer Kraftfahrzeugantriebseinheit 9, die beispielsweise ein Verbrennungsmotor ist, wirkverbunden. Dabei ist der erste Planetenradsatz RS1 zu dem der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 zugewandten Ende der Antriebswelle An näher angeordnet als der zweite und dritte Planetenradsatz RS2, RS3. Insbesondere ist der erste Planetenradsatz RS1 bezogen auf die Mittelachse M in axialer Richtung zu der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 näher angeordnet als der zweite und dritte Planetenradsatz RS2, RS3. Zudem ist das sechste Schaltelement B1 in axialer Richtung näher zu der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 angeordnet als das fünfte Schaltelement B2.
2 zeigt ein Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel darin, dass der zweite und dritte Planetenradsatz RS2, RS3 zu der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 näher angeordnet sind als der erste Planetenradsatz RS1. Gleichzeitig sind das erste, zweite und fünfte Schaltelement K1, K2, B2 zu der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 näher angeordnet als das dritte, vierte und fünfte Schaltelement K3, K4, B2.
Das in 3 dargestellte Getriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Getriebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Anordnung des dritten und vierten Schaltelements K3, K4. So sind in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel das dritte und vierte Schaltelement K3, K4 in radialer Richtung außerhalb des ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet. Dies bedeutet, dass das dritte und vierte Schaltelement K3, K4 den ersten Planetenradsatz RS1 jeweils umschließen.
4 zeigt das Getriebe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Getriebe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das dritte und vierte Schaltelement K3, K4 in radialer Richtung außerhalb des ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet sind und somit diesen jeweils umschließen.
5 zeigt ein Hybridgetriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Hybridgetriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe dadurch, dass es zusätzlich zu dem in 1 gezeigten Getriebe eine elektrische Maschine 5 aufweist. Die elektrische Maschine 5 ist koaxial zu der Antriebswelle An angeordnet und ist mit einer Rotorwelle 10 drehfest verbunden. Die Rotorwelle 10 ist mittels eines siebten Schaltelements K5 mit der Antriebswelle An drehfest verbindbar. Das siebte Schaltelement K5 dient als Anfahrelement bei einem Anfahren durch die elektrische Maschine 5 und/oder ist als Kupplung ausgeführt.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Hybridgetriebe ein achtes Schaltelement K0 aufweist. Mittels des achten Schaltelements K0 kann die Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 zugeschaltet werden. Insbesondere ist eine Ausgangswelle 8 der Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 mittels des achten Schaltelements K0 mit der Antriebswelle An drehfest verbindbar. Mit dem achten Schaltelement K0 kann die Kraftfahrzeugantriebseinheit 9 von dem Hybridgetriebe entkoppelt werden, so dass ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich ist. Das achte Schaltelement K0 ist als Kupplung ausgeführt.
6 zeigt ein Hybridgetriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das in 6 dargestellte Hybridgetriebe unterscheidet sich von dem in 5 dargestellten Hybridgetriebe in der Ankopplung der elektrischen Maschine 5 an die Antriebswelle An. So ist die Rotorwelle 10 unmittelbar mit der Antriebswelle An drehfest verbunden.
Das in 7 dargestellte Hybridgetriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 6 dargestellten Hybridgetriebe dadurch, dass die Rotorwelle 10 unmittelbar mit einem Zahnrad 6 drehfest verbunden ist. Das Zahnrad 6 kämmt mit einem mit der Antriebswelle An drehfest verbundenen anderen Zahnrad 11. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die elektrische Maschine 5 achsparallel zu der Antriebswelle An und/oder der Mittelachse M angeordnet ist.
Das in 8 dargestellte Hybridgetriebe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 7 dargestellten Hybridgetriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die elektrische Maschine 5 mittels eines Zugmittelantriebs mit der Antriebswelle An wirkverbunden ist. Der Zugmittelantrieb weist ein Zugmittel 7, wie beispielsweise eine Kette, auf.
9 zeigt eine Schaltmatrix für die in den 1 bis 8 gezeigten Getriebe oder Hybridgetriebe. Dabei sind die Schaltelemente, die geschlossen sind, mit dem Zeichen „X“ bezeichnet. Die Schaltelemente, die nicht mit dem Zeichen „X“ bezeichnet sind, befinden sich in einem offenen Zustand.
Die dargestellten Getriebe weisen acht Gänge G1 bis G8 für einen Vorwärts-Fahrbetrieb auf. Darüber hinaus weist das Getriebe einen ersten Rückwärtsgang R1 und einen zweiten Rückwärtsgang R2 jeweils für einen Rückwärts-Fahrbetrieb auf. Außerdem weist das Getriebe einen Zwischengang ZV auf.
Den einzelnen Gängen gemein ist, dass diese durch Schließen von genau zwei Schaltelementen realisiert werden. Alle zuvor genannten Gänge sind in einem rein elektrischen Fahrbetrieb oder einem hybriden Fahrbetrieb oder einem rein mechanischen Fahrbetrieb fahrbar.
Bezugszeichenliste

1: erste Welle
2: zweite Welle
3: Gehäuse
4: dritte Welle
5: elektrische Maschine
6: Zahnrad
7: Zugmittel
8: Ausgangswelle
9: Kraftfahrzeugantriebseinheit
10: Rotorwelle
11: anderes Zahnrad
B1: sechstes Schaltelement
B2: fünftes Schaltelement
G1: erster Gang
G2: zweiter Gang
G3: dritter Gang
G4: vierter Gang
G5: fünfter Gang
G6: sechster Gang
G7: siebter Gang
G8: achter Gang
K0: achtes Schaltelement
K1: erstes Schaltelement
K2: zweites Schaltelement
K3: drittes Schaltelement
K4: viertes Schaltelement
K5: siebtes Schaltelement
M: Mittelachse
An: Antriebswelle
Ab: Abtriebswelle
R1: erster Rückwärtsgang
R2: zweiter Rückwärtsgang
ZV: Zwischengang
RS1: erster Planetenradsatz
RS2: zweiter Planetenradsatz
RS3: dritter Planetenradsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6558287 B2 [0002]

Claims

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (An), einer Abtriebswelle (Ab), einem ersten Planetenradsatz (RS1), einem zweiten Planetenradsatz (RS2) und einem dritten Planetenradsatz (RS3), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (An) mittels eines ersten Schaltelements (K1) mit einer ersten Welle (1) und mittels eines zweiten Schaltelements (K2) mit einer zweiten Welle (2) drehfest verbindbar ist und dass der erste Planetenradsatz (RS1) ein erstes Radsatzelement, ein zweites Radsatzelement und ein drittes Radsatzelement aufweist, wobei eines der drei Radsatzelemente mit einem Gehäuse (3) drehfest verbunden ist, und ein anderes der drei Radsatzelemente mit der Antriebswelle (An) drehfest verbunden ist, sodass der erste Planetenradsatz (RS1) dazu eingerichtet ist, an einem weiteren der drei Radsatzelemente eine im Vergleich zur Antriebswelle (An) erhöhte Drehzahl bereitzustellen, wobei das weitere der drei Radsatzelemente mittels eines dritten Schaltelements (K3) mit der ersten Welle (1) drehfest verbindbar ist und mittels eines vierten Schaltelements (K4) mit einer dritten Welle (4) drehfest verbindbar ist, und dass ein erstes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit der ersten Welle (1) drehfest verbunden ist, ein zweites Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem zweiten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem ersten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbunden ist und dass das zweite Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Abtriebswelle (Ab) drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der zweiten Welle (2) drehfest verbunden ist und dass die zweite Welle (2) mittels eines fünften Schaltelements (B2) mit dem Gehäuse (3) drehfest verbindbar ist und die dritte Welle (4) mit dem dritten Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und dem ersten Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und mittels eines sechsten Schaltelements (B1) mit dem Gehäuse (3) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit dem Gehäuse (3) drehfest verbunden ist, das zweite Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Antriebswelle (An) drehfest verbunden ist und das dritte Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mittels des dritten Schaltelements (K3) mit der ersten Welle (1) drehfest verbindbar ist und mittels des vierten Schaltelements (K4) mit der dritten Welle (4) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. eine erste Radialebene (E1) das erste Schaltelement (K1) und das zweite Schaltelement (K2) aufweist und/oder b. eine zweite Radialebene (E2) die Radsatzelemente des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und die Radsatzelemente des dritten Planetenradsatzes (RS3) aufweist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (K3) und/oder das vierte Schaltelements (K4) in radialer Richtung außerhalb des ersten Planetenradsatzes (RS1) angeordnet sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (B1) in radialer Richtung außerhalb des dritten Schaltelements (K3) und/oder des vierten Schaltelements (K4) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. der erste Planetenradsatz (RS1) als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad ist oder dass b. der erste Planetenradsatz (RS1) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. der zweite Planetenradsatz (RS2) als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad ist oder dass b. der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. der dritte Planetenradsatz (RS3) als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad ist oder dass b. der dritte Planetenradsatz (RS3) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise a. ein erster Gang (G1) durch Schließen des ersten Schaltelements (K1) und des sechsten Schaltelements (B1) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und b. ein zweiter Gang (G2) durch Schließen des dritten Schaltelements (K3) und des sechsten Schaltelements (B1) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und c. ein dritter Gang (G3) durch Schließen des zweiten Schaltelements (K2) und des sechsten Schaltelements (B1) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und d. ein vierter Gang (G4) durch Schließen des zweiten Schaltelements (K2) und des dritten Schaltelements (K3) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und e. ein fünfter Gang (G5) durch Schließen des ersten Schaltelements (K1) und des zweiten Schaltelements (K2) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und f. ein sechster Gang (G6) durch Schließen des zweiten Schaltelements (K2) und des vierten Schaltelements (K4) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und g. ein siebter Gang (G7) durch Schließen des ersten Schaltelements (K1) und des vierten Schaltelements (K4) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und h. ein achter Gang (G8) durch Schließen des dritten Schaltelements (K3) und des vierten Schaltelements (K4) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und i. ein erster Rückwärtsgang (R1) durch Schließen des ersten Schaltelements (K1) und des fünften Schaltelements (B2) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und j. ein zweiter Rückwärtsgang (R2) durch Schließen des dritten Schaltelements (K3) und des fünften Schaltelements (B2) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind und ein k. ein Zwischengang (ZV) durch Schließen des vierten Schaltelements (K4) und des fünften Schaltelements (B2) realisierbar ist, wobei die restlichen Schaltelemente geöffnet sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe an einer Seite eine Schnittstelle zu einer getriebe-externen Kraftfahrzeugantriebseinheit (9) aufweist, wobei a. der erste Planetenradsatz (RS1) zu der Schnittstelle näher angeordnet ist als der zweite Planetenradsatz (RS2) und/oder der dritte Planetenradsatz (RS3) oder dass b. der zweite Planetenradsatz (RS2) und/oder der dritte Planetenradsatz (RS3) zu der Schnittstelle näher angeordnet ist als der erste Planetenradsatz (RS1).
Hybridgetriebe mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer elektrischen Maschine (5), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) mit dem Getriebe wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
Hybridgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) mittels eines siebten Schaltelements (K5) mit der Antriebswelle (An) wirkverbindbar ist.
Hybridgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) mit der Antriebswelle (An) a. drehfest verbunden oder verbindbar ist oder b. mittels wenigstens eines Zahnrads (6) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist oder c. mittels eines Zugmittels (7) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
Hybridgetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch ein achtes Schaltelement (K0) zum Wirkverbinden der Antriebswelle (An) mit einer Ausgangswelle (8) einer Kraftfahrzeugantriebseinheit.
Fahrzeug mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einem Hybridgetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 14.