DE102017216305A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), zwei Planetenradsätze (P1, P2) sowie zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, B1, K3, K4), wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, B1, K3, K4) unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine (EM) unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G) und Verfahren zum Betreiben derselbigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle oder zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze angebunden ist.
  • Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
  • Aus der DE 10 2013 013 947 A1 geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, das sich aus zwei Planetenradsätzen und einer Elektromaschine zusammensetzt. Die beiden Planetenradsätze sind jeweils durch die Elemente Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad gebildet, wobei zudem insgesamt fünf Schaltelemente vorgesehen sind, über welche unterschiedliche Kraftflussführungen über die Planetenradsätze dargestellt werden können. So können mehrere Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes bei Antrieb über eine vorgeschaltete Antriebsmaschine sowie zwei Gänge bei Antrieb über die Elektromaschine realisiert werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug ist zudem Gegenstand von Anspruch 13. Des Weiteren haben die Ansprüche 14 und 15 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Des Weiteren ist ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle oder zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze angebunden.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer Welle zu verstehen, die auf dieser Achse liegt.
  • Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle bevorzugt axial an einem Ende des Getriebes liegt, an welchem auch eine Anschlussstelle der Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz und zweiter Planetenradsatz angeordnet. Im Sinne der Erfindung kann jedoch auch eine anderweitige Anordnung vorgenommen sein.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und über das erste Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden kann. Die Abtriebswelle steht drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung und kann mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Des Weiteren kann das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes zudem einerseits über das dritte Schaltelement festgesetzt sowie andererseits mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes kann ferner über das fünfte Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Schließlich ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt.
  • Mit anderen Worten ist also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während die Abtriebswelle ständig drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Zudem ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt und wird damit ständig an einer Drehbewegung gehindert.
  • Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die Antriebswelle drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung bringt. Ein Schließen des dritten Schaltelements hat ein Festsetzen des dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes zur Folge, während das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Ein Schließen des fünften Schaltelements zieht hingegen eine drehfeste Verbindung des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Elements des zweiten Planetenradsatzes nach sich.
  • Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Getriebes ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
  • Bei Komponenten des Getriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
  • Ein Festsetzen erfolgt durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement. Vorliegend ist dabei das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt und damit auch ständig drehfest mit der stillstehenden Komponente verbunden.
  • Bei dem Getriebe liegen das erste, das zweite, das vierte und das fünfte Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen, rotierbaren Komponenten des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen und drehfest miteinander verbinden. Dagegen ist das dritte Schaltelement als Bremse ausgeführt, welche die jeweilige Komponente bei Betätigung stillsetzt.
  • Antriebsseitig kann zudem eine Trennkupplung vorgesehen sein, die im betätigten Zustand die Antriebswelle drehfest mit einer Anschlusswelle verbindet, welche wiederum mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Diese Trennkupplung kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Reibungskupplung vor.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können vier Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch selektives Schließen von je zwei Schaltelementen realisiert werden. Hierbei ergibt sich ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements, während ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements darstellbar ist. Ferner kann ein dritter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements geschaltet werden. Schließlich ergibt sich ein vierter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des ersten und des fünften Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Dabei können Schaltungen zwischen den Gängen verwirklicht werden, bei welchen stets nur der Zustand von je zwei Schaltelementen zu verändern ist, indem eines der am vorhergehenden Gang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Ganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine ständig mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Diese Anordnung der Elektromaschine in dem Getriebe ist vorteilhaft, da sich hierdurch unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen lassen:
  • So kann ein erster Gang zwischen dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und damit dem Rotor und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden. Dabei ergibt sich dieser erste Gang durch Schließen des fünften Schaltelements, so dass die Elektromaschine über den ersten Planetenradsatz mit einer konstanten Übersetzung mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dabei entspricht eine Übersetzung des ersten Ganges einer Übersetzung des dritten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges.
  • Da für ein Fahren über eine dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stets noch ein weiteres Schaltelement zu schließen ist, kann hierbei ein Fahren über die Elektromaschine dargestellt werden, ohne dass die Antriebsmaschine angekoppelt ist. Von diesem rein elektrischen Fahren kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang, in den zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang, in den dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und in die dritte Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da das fünfte Schaltelement an jedem dieser Gänge beteiligt ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das dritte Schaltelement geschlossen und damit eine Verbindung der Antriebswelle mit der Elektromaschine und damit auch der vorgeschalteten Antriebsmaschine mit der Elektromaschine hergestellt wird. Gleichzeitig ist dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Da die Elektromaschine im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, können zudem Lastschaltungen verwirklicht werden, bei welchen im Zuge der Schaltungen jeweils ein Abstützen über die Elektromaschine stattfinden kann. Dabei kann die Synchronisation des bei einer Schaltung zu schließenden Schaltelements durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine oder durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem eine Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden.
  • Konkret können dabei Schaltungen zwischen dem ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang unter Last bei geschlossenem fünften Schaltelement verwirklicht werden. Gleiches ist bei Lastschaltungen zwischen dem zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und dem dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang möglich. Ferner können Lastschaltungen zwischen dem dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und der dritten Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements dargestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der dritten Variante des vierten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das fünfte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der dritten Variante des vierten Ganges in die erste, die zweite oder auch die vierte Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der dritten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, fünfte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das jeweils lastfreie Schaltelement - also entweder das dritte oder das zweite oder das vierte Schaltelement - eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt. Ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle antriebsseitig mit einer Anschlusswelle verbunden werden kann, kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine zudem in der zweiten Variante des vierten Ganges abgekoppelt werden. Letzteres ist sinnvoll, wenn auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein Rekuperieren über die Elektromaschine erfolgen soll und dabei die Antriebsmaschine abzukoppeln und abzuschalten ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle und damit die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dazu wird das zweite Schaltelement geschlossen, so dass die Antriebsmaschine über das erste Element des zweiten Planetenradsatzes antreibt und gleichzeitig die Elektromaschine am zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes abstützt, während ein Abtrieb über das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes erfolgt. Durch Abstützen des Drehmoments über die Elektromaschine kann dabei ein Anfahren für Rückwärtsfahrt verwirklicht werden.
  • Unter einer „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der jeweiligen Komponente des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine Koppelung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Diese Verbindung besteht dabei bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung permanent zwischen dem Rotor und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes. Dabei kann die Elektromaschine entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit der Komponente verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt sein, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenradstufe ausgeführt sein.
  • Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu den Planetenradsätzen vorgesehen, so erfolgt eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können hierbei auch im Einzelnen entweder als Stirnradstufe oder als Planetenstufe realisiert sein. Bei einem Zugmitteltrieb kann es sich entweder um einen Riemen- oder einen Kettentrieb handeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist genau eine Elektromaschine vorgesehen, welche zum Antrieb der Abtriebswelle eingerichtet ist. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Getriebe also lediglich eine Elektromaschine auf, die auch als Antrieb der Abtriebswelle fungieren kann, wobei diese dann eben bevorzugt ständig mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass somit ein kompakter Aufbau und ein niedriger Herstellungsaufwand des Getriebes verwirklicht werden kann.
  • Alternativ dazu kann eine zweite Elektromaschine vorgesehen sein, deren Rotor mit der Antriebswelle ständig verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Funktionalität des Getriebes weiter erhöht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann die Abtriebswelle mittels eines sechsten Schaltelements zudem drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Es ist in diesem Fall also ein weiteres, sechstes Schaltelement vorgesehen, welches im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet.
  • Durch Vorsehen des zusätzlichen, sechsten Schaltelements können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dann weitere Varianten des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden. So ergibt sich der vierte, zwischen An-und Abtriebswelle wirksame Gang in einer fünften Variante durch Schließen des ersten und des sechsten Schaltelements sowie in einer sechsten Variante durch Schließen des zweiten und des sechsten Schaltelements. Darüber hinaus können noch zwei Zusatzgänge dargestellt werden, wobei sich ein erster Zusatzgang durch Schließen des dritten und des sechsten Schaltelements sowie ein zweiter Zusatzgang durch Betätigen des vierten und des sechsten Schaltelements ergibt.
  • Darüber hinaus kann, bei Anbindung des Rotors der Elektromaschine an das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes, zudem ein zweiter Gang realisiert werden, welcher zwischen dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes - und damit auch dem Rotor der Elektromaschine - und der Abtriebswelle wirksam ist. Dieser zweite Gang wird dabei durch Schließen des sechsten Schaltelements geschaltet, so dass die Elektromaschine dann direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist. Ein Übersetzungsverhältnis dieses zweiten Ganges entspricht dabei einem Übersetzungsverhältnis des vierten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges. Ausgehend vom zweiten Gang kann dann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die fünfte Variante und die sechste Variante des vierten Ganges realisiert werden, da das sechste Schaltelement auch an jedem dieser Gänge beteiligt ist.
  • Ferner kann das erfindungsgemäße Getriebe bei Vorsehen des sechsten Schaltelements des Weiteren so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der dritten Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das fünfte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der dritten Variante des vierten Ganges in die fünfte Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist, als in der dritten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, fünfte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, sechste Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Dabei ist zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine keine Trennkupplung erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der fünften Variante des vierten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des ersten Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle wirksam ist. Außerdem kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der fünften Variante des vierten Ganges in die dritte Variante des vierten Ganges gewechselt und dabei ein Stützen der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem ersten Schaltelement vollzogen wird. In der dritten Variante des vierten Ganges ist dann wiederum das fünfte Schaltelement geschlossen, welches auch an der Darstellung des dritten Ganges beteiligt ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein oder sind mehrere Schaltelemente jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert. Hierbei ist das jeweilige Schaltelement bevorzugt entweder als Klauenschaltelement oder als Sperrsynchronisation ausgeführt. Formschlüssige Schaltelemente haben gegenüber kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringerer Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen.
  • Die beiden Planetenradsätze können im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetensätze vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt. Ein Minus-Planetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.
  • Alternativ dazu könnten aber einer oder auch beide Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der jeweiligen Elemente zulässt, als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren. Entsprechend einer ersten Variante der Erfindung sind beide Planetenradsätze als Minus-Planetensätze ausgeführt. Gemäß einer hierzu alternativen, zweiten Variante liegt hingegen der erste Planetenradsatz als Minus-Planetensatz vor, während der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetensatz ausgeführt ist.
  • Bei Ausführung beider Planetenradsätze als Minus-Planetensätze sind das erste, das dritte, das vierte und das fünfte Schaltelement bevorzugt axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet, wobei das erste Schaltelement hierbei insbesondere axial benachbart zum ersten Planetenradsatz liegt und hierauf dann axial zunächst das fünfte Schaltelement, dann das vierte Schaltelement und schließlich das dritte Schaltelement folgen. Dagegen ist das zweite Schaltelement bevorzugt axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes platziert. Ist zudem auch ein sechstes Schaltelement vorgesehen, so liegt dieses insbesondere ebenfalls axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz und ist dabei axial im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das erste Schaltelement angeordnet.
  • Bei der Variante, bei welcher der erste Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist, liegen das erste, das zweite, das vierte und das fünfte Schaltelement insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz, wobei wiederum das erste Schaltelement axial benachbart zum ersten Planetenradsatz vorgesehen ist und das zweite Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement im Wesentlichen auf derselben axialen Höhe liegen. Hierbei ist dann das zweite Schaltelement radial innenliegend vorgesehen, wobei hierauf zunächst das vierte Schaltelement und dann das fünfte Schaltelement nach radial außen folgen. Dagegen ist das dritte Schaltelement auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen. Falls zudem ein sechstes Schaltelement angeordnet ist, so liegt dieses bevorzugt ebenfalls axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei Schaltelemente zu je einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem je ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement oder das andere Schaltelement des jeweiligen Schaltelementpaares betätigt werden kann. Dies ist dabei bei Schaltelementen des Getriebes realisiert, die eine gemeinsame Welle aufweisen und nicht gleichzeitig in einem Gang betätigt sind, und hat den Vorteil, dass dadurch die Anzahl an Betätigungselementen reduziert und damit der Herstellungsaufwand vermindert werden kann.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung des Getriebes können dabei das dritte und das vierte Schaltelement und/oder das erste und das zweite Schaltelement und/oder das fünfte und das sechste Schaltelement paarweise zusammengefasst sein und über je ein gemeinsames Betätigungselement verfügen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybridfahrzeug und ist dann zwischen einer insbesondere als Verbrennungskraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt;
    • 2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 4 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 und 3;
    • 5 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
    • 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 7 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 5 und 6; und
    • 8 bis 13 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2, 3, 5 und 6.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges eines Hybridfahrzeuges, wobei in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Getriebes G zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Getriebe G und auch das Differentialgetriebe AG quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
  • Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, setzt sich das Getriebe G aus einem Radsatz RS und der Elektromaschine EM zusammen, die gemeinsam in dem Gehäuse des Getriebes G angeordnet sind. Der Radsatz RS umfasst zwei Planetenradsätze P1 und P2, wobei jeder der Planetenradsätze P1 und P2 je ein erstes Element E11 bzw. E12, je ein zweites Element E21 bzw. E22 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 als Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also die beiden Planetenradsätze P1 und P2 als Minus-Planetensätze vor, deren jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei beiden Planetenradsätzen P1 und P2 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Sofern es die Anbindung zulässt, könnte aber auch einer oder beide Planetenradsätze P1 und P 2 jeweils als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss. Bei einem Plus-Planetensatz führt dann der jeweilige Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements K1, eines zweiten Schaltelements K2, eines dritten Schaltelements B1, eines vierten Schaltelements K3 und eines fünften Schaltelements K4. Dabei sind die Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und K4 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind das erste Schaltelement K1, das zweite Schaltelement K2, das vierte Schaltelement K3 und das fünfte Schaltelement K4 vorliegend als Kupplungen gestaltet, während das dritte Schaltelement B1 als Bremse vorliegt.
  • Eine Antriebswelle GW1 des Getriebes G ist drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und kann über das erste Schaltelement K1 drehfest mit einer Abtriebswelle GW2 des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Dabei steht die Abtriebswelle GW2 permanent drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 in Verbindung und ist ferner mittels des zweiten Schaltelements K2 drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbindbar. Das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 kann außerdem einerseits durch Schließen des dritten Schaltelements B1 an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt werden, bei welchem es sich insbesondere um das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses des Getriebes G handelt. Andererseits kann das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 durch Schließen des vierten Schaltelements K3 drehfest mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, wird das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 durch Schließen des fünften Schaltelements K4 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, wobei das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit einem Rotor R der Elektromaschine EM in Verbindung steht. Ein Stator S der koaxial zu den Planetenradsätzen P1 und P2 angeordnete Elektromaschine EM ist dabei an dem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt. Zudem ist auch das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig an dem drehfesten Bauelement GG festgesetzt und wird damit permanent an einer Drehbewegung gehindert.
  • Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GW2 bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GW2-A aus, wobei die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM dient, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GW2-A mit dem nachfolgenden Differentialgetriebe AG verbunden ist. Die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ist dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet, wobei die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 an demselben axialen Ende liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Die beiden Planetenradsätze P1 und P2 sind auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1 und zweiter Planetenradsatz P2 angeordnet.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das erste Schaltelement K1, das dritte Schaltelement B1, das vierte Schaltelement K3 und das fünfte Schaltelement K4 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert, wobei das erste Schaltelement K1 dabei axial benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 angeordnet ist und hierauf dann axial zunächst das fünfte Schaltelement K4, das vierte Schaltelement K3 und schließlich das dritte Schaltelement B1 folgen. Während das dritte Schaltelement B1 dabei radial umliegend zum zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen ist, liegt das vierte Schaltelement K3 radial auf Höhe des dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2. Das fünfte Schaltelement K4 ist radial zwischen dem dritten Element E32 und dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 platziert, wohingegen das erste Schaltelement K1 im Bereich des zweiten Elements E21 des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen ist. Hingegen ist das zweite Schaltelement K2 axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 angeordnet und liegt dabei radial zwischen dem zweiten Element E21 und dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1.
  • Die Elektromaschine EM ist axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 platziert.
  • Zudem geht aus 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 nun durch das Hohlrad und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 durch den Planetensteg gebildet ist. Dementsprechend ist der zweite Planetenradsatz P2 vorliegend als Plus-Planetensatz ausgeführt. Als weiterer Unterschied ist nun auch das zweite Schaltelement K2 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert und liegt dabei axial unmittelbar benachbart zum sowie radial auf Höhe des ersten Schaltelements K1. Dabei weisen das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 ein gemeinsames - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das erste Schaltelement K1 oder das zweite Schaltelement K2 betätigt werden kann. Insofern sind das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst.
  • Ferner liegen das vierte Schaltelement K3 und das fünfte Schaltelement K4 im Wesentlichen axial auf derselben Höhe, wobei das vierte Schaltelement K3 nun radial innen liegend zum fünften Schaltelement K4 vorgesehen ist und dabei radial im Bereich des dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 liegt. Hingegen ist das fünfte Schaltelement K4 nun radial umliegend zum zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen. Schließlich ist das dritte Schaltelement B1 axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 platziert und liegt radial im Wesentlichen auf Höhe des dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform aus 3 der vorhergehenden Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 4 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 und 3 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 jeweils insgesamt vier Gänge 1 bis 4.4 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und K4 in welchem der Gänge 1 bis 4.4 jeweils geschlossen ist. In jedem der Gänge 1 bis 4.4 sind dabei jeweils zwei der Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und K4 geschlossen.
  • Wie in 4 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 durch Betätigen des dritten Schaltelements B1 und des fünften Schaltelements K4 geschaltet, wobei hiervon ausgehend ein zweiter zwischen Antriebswelle GW 1 und Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang 2 gebildet wird, indem das dritte Schaltelement B1 geöffnet und das zweite Schaltelement K2 geschlossen wird. Des Weiteren kann dann in einen dritten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Gang 3 geschaltet werden, indem das zweite Schaltelement K2 geöffnet und im Folgenden das vierte Schaltelement K3 geschlossen wird.
  • Des Weiteren ergibt sich ein vierter, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements B1, wobei der vierte Gang noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des zweiten Schaltelements K2, in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des fünften Schaltelements K4 sowie in einer vierten Variante 4.4 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements K3 dargestellt werden kann.
  • Obwohl die Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und K4 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen dem zweiten Gang 2 und dem dritten Gang 3 sowie zwischen dem dritten Gang 3 und der dritten Variante 4.3 des vierten Ganges unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das fünfte Schaltelement K4 an allen diesen Gängen beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb über die Elektromaschine EM gestützt werden kann, die ja im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements K4 über den ersten Planetenradsatz P1 mit der Abtriebswelle GW2 gekoppelt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelements lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Die Getriebe G der 2 und 3 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E1 stattfinden, welcher zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GW2 wirksam ist und zu dessen Darstellung das fünfte Schaltelement K4 in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist, wie aus 4 hervorgeht. Denn im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements K4 ist die Elektromaschine EM ja über den ersten Planetenradsatz P1 mit einer konstanten Übersetzung mit der Abtriebswelle GW2 verbunden, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 der Übersetzung des dritten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges 3 entspricht.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in einen der Gänge 1, 2, 3 und 4.3 vorgenommen werden, da ja auch in jedem dieser Gänge jeweils das fünfte Schaltelement K4 geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des dritten Schaltelements B1 eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des dritten Schaltelements B1 ist die Elektromaschine EM über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GW2, wobei der Rotor R dabei langsamer läuft als die Antriebswelle GW1. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Verbrennungskraftmaschine VKM geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine EM ein Starten der Verbrennungskraftmaschine VKM über die Elektromaschine EM realisierbar ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem eine Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt EDA-R verwirklicht werden. Hierzu ist das zweite Schaltelement K2 zu schließen, wodurch über die Antriebswelle GW1 mittels des ersten Elements E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 angetrieben wird, während die Elektromaschine EM am zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine VKM abstützen kann. Ein Abtrieb erfolgt dann über das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 auf die Abtriebswelle GW2. Hierdurch kann ein Anfahren für Rückwärtsfahrt dargestellt werden.
  • Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren im vierten Gang 4.3. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der dritten Variante 4.3 des vierten Ganges in eine der Varianten 4.1, 4.2 oder 4.4 des vierten Ganges umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R jeweils eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM. Dazu wird das dann lastfreie, fünfte Schaltelement K4 ausgelegt und das jeweilige ebenfalls lastfreie Schaltelement B1 bzw. K2 bzw. K3 eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Ferner zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform entspricht wieder weitestgehend der Variante aus 2, wobei aber im Unterschied dazu nun zusätzlich ein sechstes Schaltelement K5 vorgesehen ist, welches im betätigten Zustand die Abtriebswelle GW2 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit auch dem Rotor R der Elektromaschine EM verbindet. Das sechste Schaltelement K5, welches vorliegend als Kupplung gestaltet ist, ist dabei axial im Wesentlichen auf Höhe des ersten Schaltelements K1 vorgesehen, wobei das sechste Schaltelement K5 dabei axial unmittelbar benachbart zum fünften Schaltelement K4 platziert ist und radial auf Höhe des fünften Schaltelements K4 liegt. Vorliegend sind dabei das fünfte Schaltelement K4 und das sechste Schaltelement K5 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem fünften Schaltelement K4 und dem sechsten Schaltelement K5 ein gemeinsames - nicht dargestelltes - Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das fünfte Schaltelement K4 oder das sechste Schaltelement K5 betätigt werden kann. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner ist in 6 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung dargestellt, wobei diese Ausgestaltungsmöglichkeit dabei weitestgehend der Variante aus 3 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun, wie schon bei der vorhergehenden Variante nach 5, ein sechstes Schaltelement K5 vorgesehen ist, welches im betätigten Zustand die Abtriebswelle GW2 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit auch mit dem Rotor R verbindet. Zudem sind das sechste Schaltelement K5 und das fünfte Schaltelement K4 zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, bei welchem mittels eines gemeinsamen Betätigungselements aus einer Neutralstellung heraus entweder das fünfte Schaltelement K4 oder das sechste Schaltelement K5 betätigt werden kann. Die beiden Schaltelement K4 und K5 sind dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 und dabei benachbart zum ersten Planetenradsatz P1 angeordnet.
  • Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 der Variante nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 7 ist ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe G aus den 5 und 6 dargestellt, wobei dieses Schaltschema dabei im Wesentlichen dem Schaltschema aus 4 entspricht. Unterschiedlich ist, dass durch das zusätzliche sechste Schaltelement K5 nun noch weitere Varianten eines vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden können. So ergibt sich eine fünfte Variante 4.5 des vierten Ganges durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des sechsten Schaltelements K5 sowie eine sechste Variante 4.6 durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements K5. Darüber hinaus können noch zwei Zusatzgänge Z1 und Z2 realisiert werden, wobei sich der erste Zusatzgang Z1 durch Betätigen des dritten Schaltelements B1 und des sechsten Schaltelements K5 sowie der zweite Zusatzgang Z2 durch Schließen des vierten Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements K5 ergibt.
  • Auch bei den Getrieben G aus den 5 und 6 können die unterschiedlichen, in 4 beschriebenen Betriebsmodi verwirklicht werden. Darüber hinaus kann nun noch ein zweiter Gang E2 durch Schließen des sechsten Schaltelements K5 dargestellt werden, wobei der zweite Gang E2 zwischen dem Rotor R und der Abtriebswelle GW2 wirksam ist. In diesem zweiten Gang E2 ist der Rotor R dabei unmittelbar mit der Abtriebswelle GW2 verbunden, da das sechste Schaltelement K5 im betätigten Zustand das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und damit auch den Rotor R direkt drehfest mit der Abtriebswelle GW2 verbindet. Dabei wird ein Übersetzungsverhältnis dargestellt, welches einem Übersetzungsverhältnis des vierten zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 wirksamen Ganges entspricht. Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann dabei die Verbrennungskraftmaschine VKM in die Gänge 4.5 oder 4.6 jeweils zugestartet werden, da an diesen jeweils ebenfalls das sechste Schaltelement K5 beteiligt ist.
  • Darüber hinaus kann bei den Getriebe G aus 5 und 6 auch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM durch Umschalten von der dritten Variante 4.3 in die fünfte Variante 4.5 des vierten Ganges realisiert werden. Dazu wird ausgehend von der dritten Variante 4.3 unter Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM zunächst das lastfreie fünfte Schaltelement K4 ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, sechste Schaltelement K5 eingelegt, wobei eine Drehzahlanpassung zur Darstellung der Lastfreiheiten durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt. Abgesehen davon, dass sich durch das Umschalten in die fünfte Variante 4.5 des vierten Ganges eine Drehzahlabsenkung des Rotors R der Elektromaschine EM erreichen lässt, ist es hierdurch zudem möglich, die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des ersten Schaltelements K1 jederzeit abzukoppeln, wenn über die Elektromaschine EM angetrieben oder gebremst (Rekuperation) werden soll.
  • Zudem kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang 3 vorbereitet werden, indem zunächst von der fünften Variante 4.5 in die dritte Variante 4.3 des vierten Ganges gewechselt wird, während über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem ersten Schaltelement K1 die Zugkraft erhalten wird. In der dritten Variante 4.3 des vierten Ganges ist dann das fünfte Schaltelement K4 geschlossen, über welches im Zuge der Rückschaltung in den dritten Gang 3 ein Stützen der Zugkraft erfolgen kann.
  • Schließlich zeigen noch die 8 bis 13 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 6. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten einer Elektromaschine EM. So ist in 8 die Elektromaschine EM nicht koaxial zu dem jeweiligen - vorliegend nicht weiter dargestellten - Radsatz RS des Getriebes G platziert, sondern achsversetzt angeordnet. Eine Anbindung erfolgt dabei über eine Stirnradstufe SRS, die sich aus einem ersten Stirnrad SR1 und einem zweiten Stirnrad SR2 zusammensetzt. Das erste Stirnrad SR1 ist dabei seitens des Radsatzes RS der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 6 dort drehfest angebunden, wo bei den Varianten der 2, 3, 5 und 6 der Rotor R drehfest angebunden war. Das Stirnrad SR1 steht dann mit dem Stirnrad SR2 im Zahneingriff, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM platziert ist, die innerhalb der Elektromaschine EM die Anbindung an den - vorliegend nicht weiter dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM herstellt.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach 9 ist die Elektromaschine EM achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 8 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe SRS, sondern über einen Zugmitteltrieb ZT vorgenommen. Dieser Zugmitteltrieb ZT kann dabei als Riemen-oder auch Kettentrieb ausgestaltet sein. Seitens des Radsatzes RS ist der Zugmitteltrieb ZT dann an der Stelle angebunden, an welcher bei den Getrieben G aus den 2, 3, 5 und 6 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Über den Zugmitteltrieb ZT wird dabei dann eine Koppelung zu einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM hergestellt, die wiederum innerhalb der Elektromaschine EM eine Anbindung an den Rotor der Elektromaschine vornimmt.
  • Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach 10 ist eine Einbindung der achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS platzierten Elektromaschine EM über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS realisiert. Dabei ist die Planetenstufe PS dem Radsatz RS nachgeschaltet, wobei abtriebsseitig der Planetenstufe PS dann die Stirnradstufe SRS vorgesehen ist, über welche die Verbindung zu der Elektromaschine EM hergestellt ist. Die Planetenstufe PS setzt sich dabei aus einem Hohlrad HO, einem Planetensteg PT und einem Sonnenrad SO zusammen, wobei der Planetensteg PT mindestens ein Planetenrad PR drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff steht.
  • Vorliegend ist der Planetensteg PT seitens des Radsatzes RS dort drehfest angebunden, wo bei den Getrieben G aus den 2, 3, 5 und 6 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Dagegen ist das Hohlrad HO permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest mit einem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Das erste Stirnrad SR1 kämmt dann mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Elektromaschine EM also seitens des Radsatzes RS über zwei Übersetzungsstufen angebunden.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit aus 11 ist eine Einbindung der Elektromaschine EM seitens des Radsatzes RS über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS vorgenommen. Dabei entspricht die Abwandlungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 10, mit dem Unterschied, dass bei der Planetenstufe PS nun das Sonnenrad SO am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO drehfest mit dem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Konkret sind dabei das Hohlrad HO und das erste Stirnrad SR1 bevorzugt einstückig ausgebildet, indem das Hohlrad an einem Außenumfang mit einer Verzahnung ausgestattet ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 11 sonst der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 12 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 6, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 10 folgt auf den Radsatz RS hierbei aber zunächst die Stirnradstufe SRS, während die Planetenstufe PS im Kraftfluss zwischen Stirnradstufe SRS und Elektromaschine EM vorgesehen ist. Die Planetenstufe PS umfasst ebenfalls wieder die Elemente Hohlrad HO, Planetensteg PT und Sonnenrad SO, wobei der Planetensteg PT mehrere Planetenräder PR1 und PR2 drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff stehen.
  • Wie in 12 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS drehfest angebunden, wobei diese Anbindung dabei an der Stelle vorgenommen ist, an welcher bei den Getrieben aus den 2, 3, 5 und 6 jeweils eine drehfeste Anbindung des Rotors R vollzogen war. Das erste Stirnrad SR1 kämmt mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest mit dem Planetensteg PT der Planetenstufe PS verbunden ist. Das Hohlrad HO ist permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist. Schließlich zeigt noch 13 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2, 3, 5 und 6, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 12 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Sonnenrad SO der Planetenstufe PS permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO der Planetenstufe PS drehfest mit der Eingangswelle EW der Elektromaschine EM verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 13 sonst der Variante nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • G
    Getriebe
    RS
    Radsatz
    GG
    Drehfestes Bauelement
    P1
    Erster Planetenradsatz
    E11
    Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
    E21
    Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
    E31
    Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
    P2
    Zweiter Planetenradsatz
    E12
    Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
    E22
    Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
    E32
    Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
    K1
    Erstes Schaltelement
    K2
    Zweites Schaltelement
    B1
    Drittes Schaltelement
    K3
    Viertes Schaltelement
    K4
    Fünftes Schaltelement
    K5
    Sechstes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    3
    Dritter Gang
    4.1
    Vierter Gang
    4.2
    Vierter Gang
    4.3
    Vierter Gang
    4.4
    Vierter Gang
    4.5
    Vierter Gang
    4.6
    Vierter Gang
    Z1
    erster Zusatzgang
    Z2
    zweiter Zusatzgang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter Gang
    EDA-R
    Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt
    GW1
    Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GW2
    Abtriebswelle
    GW2-A
    Anschlussstelle
    AN
    Anschlusswelle
    EM
    Elektromaschine
    S
    Stator
    R
    Rotor
    SRS
    Stirnradstufe
    SR1
    Stirnrad
    SR2
    Stirnrad
    PS
    Planetenstufe
    HO
    Hohlrad
    PT
    Planetensteg
    PR
    Planetenrad
    PR1
    Planetenrad
    PR2
    Planetenrad
    SO
    Sonnenrad
    ZT
    Zugmitteltrieb
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder
  • 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
    • DE 102013013947 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die Planetenradsätze (P1, P2) jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) umfassen, wobei ein erstes (K1), ein zweites (K2), ein drittes (B1), ein viertes (K3) und ein fünftes Schaltelement (K4) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) an der Antriebswelle (GW1), an der Abtriebswelle (GW2) oder zumindest einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) der Planetenradsätze (P1, P2) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden und über das erste Schaltelement (K1) drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist, - dass die Abtriebswelle (GW2) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung steht und mittels des zweiten Schaltelements (K2) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, - dass das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) zudem einerseits über das dritte Schaltelement (B1) festsetzbar sowie andererseits mittels des vierten Schaltelements (K3) drehfest mit dem dritten Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist, - dass das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) über das fünfte Schaltelement (K4) drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, - und dass das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) festgesetzt ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente (K1, K2, B1, K3, K4) - ein erster Gang (1) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des dritten (B1) und des fünften Schaltelements (K4), - ein zweiter Gang (2) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des zweiten (K2) und des fünften Schaltelements (K4), - ein dritter Gang (3) zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) durch Betätigen des vierten (K3) und des fünften Schaltelements (K4), sowie ein vierter Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) - in einer ersten Variante (4.1) durch Schließen des ersten (K1) und des dritten Schaltelements (B1), - in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des ersten (K1) und des zweiten Schaltelements (K2), - in einer dritten Variante (4.3) durch Schließen des ersten (K1) und des fünften Schaltelements (K4), - sowie in einer vierten Variante (4.4) durch Betätigen des ersten (K1) und des vierten Schaltelements (K3) ergibt.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R) der Elektromaschine (EM) ständig mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Gang (E1) zwischen dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des fünften Schaltelements (K4) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, welche zum Antrieb der Abtriebswelle (GW2) eingerichtet ist.
  6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Elektromaschine vorgesehen ist, deren Rotor mit der Antriebswelle (GW1) ständig verbunden ist.
  7. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (GW2) mittels eines sechsten Schaltelements (K5) zudem drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist.
  8. Getriebe (G) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der vierte Gang zwischen Antriebswelle (GW1) und Abtriebswelle (GW2) zusätzlich - in einer fünften Variante (4.5) durch Schließen des ersten (K1) und des sechsten Schaltelements (K5) - sowie in einer sechsten Variante (4.6) durch Betätigen des zweiten (K2) und des sechsten Schaltelements (K5), ein erster Zusatzgang (Z1) durch Schließen des dritten (B1) und des sechsten Schaltelements (K5), sowie ein zweiter Zusatzgang (Z2) durch Betätigen des vierten (K3) und des sechsten Schaltelements (K5) ergibt.
  9. Getriebe (G) nach Anspruch 3 oder 4 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zweiter Gang (E2) zwischen dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und der Abtriebswelle (GW2) durch Schließen des sechsten Schaltelements (K5) ergibt.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (P1, P2) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21, E22) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E31, E32) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (P2) als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E12) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E22) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element (E32) des jeweiligen Planetenradsatzes (P2) um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schaltelemente (K1, K2; K4, K5) zu je einem Schaltelementpaar (SP1; SP2) zusammengefasst sind, welchem je ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement (K1; K4) oder das andere Schaltelement (K2; K5) des jeweiligen Schaltelementpaares (SP1; SP2) betätigbar ist.
  13. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das dritte Schaltelement (B1) geschlossen wird.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle (GW1) das zweite Schaltelement (K2) geschlossen wird.
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