DE102020212890A1 - Getriebe und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), einen Vorschaltradsatz (VRS), einen als Ravigneaux-Radsatz ausgebildeten Hauptradsatz (HRS) sowie fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) aufweist, wobei der Vorschaltradsatz (VRS) dazu eingerichtet ist, der einer Welle des Hauptradsatzes (HRS) eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle (GW1) erhöhte Drehzahl bereitzustellen, wobei das Getriebe (G) eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator (S) und einem drehbaren Rotor (R) aufweist, wobei der Rotor (R) im Leistungspfad (L1) des Vorschaltradsatzes (VRS) angeordnet ist, sodass der Rotor (R) ein festes Übersetzungsverhältnis zur Antriebswelle (GW1) aufweist, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
  • Die Patentanmeldung US 2009/0264237 A1 beschreibt ein Automatikgetriebe mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer Zwischenwelle, einem einfachen drehzahlerhöhenden Planetenradsatz, einem Doppel-Planetenradsatz mit vier Wellen in Drehzahlordnung, sowie drei Kupplungen und zwei Bremsen. Der Doppel-Planetenradsatz ist als Ravigneaux-Radsatz ausgebildet.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Automatikgetriebe mit einer elektrischen Maschine auszustatten, um so einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Die DE 198 49 051 C1 zeigt einen solchen Aufbau, wobei die elektrische Maschine zwischen Verbrennungsmotor und Drehmomentwandler des Getriebes angeordnet ist.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung das Automatikgetriebe gemäß der eingangs erwähnten Patentanmeldung derart zu modifizieren, dass das Automatikgetriebe sich für die Anwendung in einem Hybridantriebsstrang eignet und sich durch einen besonders kompakten Aufbau auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem Vorschaltradsatz, einem als Ravigneaux-Radsatz ausgebildeten Hauptradsatz sowie einem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schaltelement vorgeschlagen. Durch Schließen des ersten Schaltelements ist die Antriebswelle mit einem ersten Sonnenrad des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist die Antriebswelle mit einem zweiten Sonnenrad des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist das zweite Sonnenrad drehfest festsetzbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist ein Steg des Hauptradsatzes drehfest festsetzbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist ein mechanischer Leistungspfad zwischen der Antriebswelle und dem Steg herstellbar. Der Vorschaltradsatz ist im Leistungspfad angeordnet und dazu eingerichtet, dem Steg des Hauptradsatzes eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle erhöhte Drehzahl bereitzustellen. Die Abtriebswelle ist mit einem Hohlrad des Hauptradsatzes ständig verbunden.
  • Erfindungsgemäß weist das Getriebe eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor auf. Der Rotor ist im Leistungspfad des Vorschaltradsatzes angeordnet, sodass der Rotor ein festes Übersetzungsverhältnis zur Antriebswelle aufweist. Dadurch kann die Drehzahl des Rotors im Verhältnis zur Drehzahl der Antriebswelle erhöht werden, sodass die elektrische Maschine mit erhöhter Drehzahl betrieben wird. Dadurch wird das Abtriebsmoment der elektrischen Maschine in Bezug zur Antriebswelle vergrößert, sodass die elektrische Maschine bei gleicher Drehmomentanforderung kleiner ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann die elektrische Maschine durch das erhöhte Drehzahlniveau mit höherer Effizienz betrieben werden. Durch die Anordnung des Rotors im Leistungspfad des Vorschaltradsatzes ist kein zusätzliches Übersetzungsgetriebe zur Drehzahlerhöhung des Rotors erforderlich; vielmehr wird der Vorschaltradsatz zur Drehzahlerhöhung genutzt.
  • Vorzugsweise weist der Vorschaltradsatz einen Planetenradsatz mit einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element auf. Das erste Element wird durch ein Sonnenrad des Planetenradsatzes gebildet. Bei einer Ausbildung als Minus-Radsatz wird das zweite Element durch einen Steg des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch ein Hohlrad. Bei einer Ausbildung als Plus-Radsatz wird das zweite Element durch das Hohlrad des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg. Das erste Element ist ständig drehfest festgesetzt. Das zweite Element ist mit der Antriebswelle ständig verbunden. Das dritte Element ist mit dem Rotor der elektrischen Maschine ständig verbunden. Durch einen solchen Aufbau kann das Getriebe besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise ist das erste Sonnenrad des Hauptradsatzes axial zwischen dem zweiten Sonnenrad des Hauptradsatzes und dem Vorschaltradsatz angeordnet. Durch einen solchen Aufbau kann das Getriebe besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise ist der Vorschaltradsatz radial innerhalb des Rotors angeordnet. Durch einen solchen Aufbau kann das Getriebe besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das fünfte Schaltelement radial innerhalb des Rotors angeordnet. Durch einen solchen Aufbau kann das Getriebe besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise weist das Getriebe ein Differentialgetriebe auf. Das Differentialgetriebe ist dazu eingerichtet die an der Abtriebswelle anliegende Leistung auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Im Leistungsfluss zwischen der Abtriebswelle und dem Differentialgetriebe ist ein Untersetzungsgetriebe angeordnet. Das Untersetzungsgetriebe weist eine Zwischenwelle auf, wobei eine Drehachse der Zwischenwelle achsparallel zur Antriebswelle und achsparallel zum Differentialgetriebe angeordnet ist. An der Zwischenwelle sind zumindest zwei Zahnräder angeordnet.
  • Vorzugsweise sind das fünfte Schaltelement und entweder eines der beiden Zahnräder der Zwischenwelle oder ein Abschnitt der elektrischen Maschine in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Alternativ oder ergänzend dazu sind ein Abschnitt der elektrischen Maschine und eines der beiden Zahnräder der Zwischenwelle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Durch einen solchen Aufbau kann das Getriebe besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise weist das Getriebe als drehmomentübertragende Schnittstelle zu einem Verbrennungsmotor eine Anschlusswelle auf, welche durch Schließen einer Trennkupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist. Die Anschlusswelle weist dabei zwei Abschnitte auf, welche durch zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer miteinander verbunden sind. Die Trennkupplung ist bevorzugt radial innerhalb des Rotors angeordnet. Vorzugsweise ist die Trennkupplung axial zwischen dem Vorschaltradsatz und dem fünften Schaltelement angeordnet.
  • Es ist auch eine Ausführung ohne Trennkupplung möglich, sodass die Anschlusswelle über zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle ständig verbunden ist.
  • Ein Ravigneaux-Radsatz weist radial äußere und radial innere Planetenräder auf. Die radial äußeren Planetenräder weisen vorzugsweise eine erste Verzahnung und eine zweite Verzahnung auf, welche durch einen verzahnungsfreien Abschnitt voneinander getrennt sind. Vorzugsweise kämmt die zweite Verzahnung der äußeren Planetenräder mit den inneren Planetenrädern sowie mit dem Hohlrad. Alternativ dazu kann das Hohlrad mit jener Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmen, welche auch mit dem zweiten Sonnenrad kämmt. Dadurch kann die Lagerbelastung der äußeren Planetenräder verringert werden. Alternativ dazu kann das Hohlrad mit beiden Verzahnungen der äußeren Planetenräder kämmen. Dadurch kann die Lagerbelastung der äußeren Planetenräder weiter verringert werden.
  • Durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente können sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden. Ein erster Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des ersten und vierten Schaltelements. Ein zweiter Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des ersten und dritten Schaltelements. Ein dritter Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des ersten und zweiten Schaltelements. Ein vierter Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des ersten und fünften Schaltelements. Ein fünfter Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des zweiten und fünften Schaltelements. Ein sechster Vorwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des dritten und fünften Schaltelements. Der Rückwärtsgang ergibt sich durch kombiniertes Schließen des zweiten und vierten Schaltelements.
  • Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch einen Verbrennungsmotor auf, welche über den Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden, bzw. verbindbar sein kann. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit dem getriebeinternen oder mit einem getriebeexternen Differentialgetriebe antriebswirkverbunden, welches mit Rädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Der Antriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug vom Verbrennungsmotor angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl vom Verbrennungsmotor als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.
  • Vorzugsweise wirkt das vierte Schaltelement des Getriebes als Anfahrelement des Antriebsstrangs. Dadurch kann ein zusätzliches Anfahrelement, wie zum Beispiel ein Drehmomentwandler oder eine eigenständige Anfahrkupplung entfallen. Das vierte Schaltelement eignet sich besonders zur Nutzung als Anfahrelement, da das vierte Schaltelement zur Bildung des ersten Vorwärtsgangs und des Rückwärtsgangs beiträgt. Zudem ist das vierte Schaltelement als Bremse ausgebildet, sodass eine Kühlölzufuhr auf einfache Weise realisierbar ist.
  • Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden. Eine ständig drehfeste Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht und deren verbundene Elemente somit stets die gleiche Drehzahl aufweisen.
  • Unter dem Begriff „Schließen eines Schaltelements“ wird ein Vorgang verstanden, bei dem das Schaltelement so angesteuert wird, dass es am Ende des Schließvorgangs ein hohes Maß an Drehmoment überträgt. Während formschlüssige Schaltelemente im „geschlossenen“ Zustand keine Differenzdrehzahl zulassen, ist bei kraftschlüssigen Schaltelementen im „geschlossenen“ Zustand die Ausbildung einer geringen Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften gewollt oder ungewollt möglich.
  • Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. Ein Minus-Radsatz kann durch einen Plus-Radsatz ersetzt werden, indem die Zuordnung der an den Radsatz anschließenden Elemente zu Steg und Hohlrad vertauscht, und der Betrag der Standgetriebeübersetzung um den Wert Eins erhöht wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
    • 1 bis 7 je ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Getriebe;
    • 8 ein Planetenrad des Getriebes; sowie
    • 9 eine Übersicht zur Gangbildung des Getriebes.
  • 1 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G umfasst eine Antriebswelle GW1, eine Abtriebswelle GW2 einen Vorschaltradsatz VRS, einen Hauptradsatz HRS, fünf Schaltelemente A, B, C, D, E sowie eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator S und einen drehbaren Rotor R.
  • Das Getriebe G ist zur Bildung von unterschiedlichen Gängen zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 eingerichtet. Als Antriebsquelle für den Antriebsstrang dient ein Verbrennungsmotor VM, dessen Kurbelwelle mit einer Anschlusswelle AN des Getriebes G verbunden ist. Die Anschlusswelle AN ist durch Schließen einer Trennkupplung K0 mit der Antriebswelle GW1 verbindbar. Als weitere Antriebsquelle des Antriebsstrangs dient eine elektrische Maschine EM, dessen Rotor R über den Vorschaltradsatz VRS mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden ist. Die Trennkupplung K0 und der Vorschaltradsatz VRS sind radial innerhalb des Rotors R angeordnet.
  • Der Hauptradsatz HRS wird durch einen Ravigneaux-Radsatz gebildet. Der Ravigneaux-Radsatz weist ein erstes Sonnenrad So1 und ein zweites Sonnenrad So2 auf. Das erste Sonnenrad So1 kämmt mit radial inneren Planetenrädern PI. Die inneren Planetenräder PI kämmen darüber hinaus mit radial äußeren Planetenrädern PR. Die äußeren Planetenräder PR kämmen darüber hinaus mit dem zweiten Sonnenrad So2 und mit einem Hohlrad Ho. Die inneren und äußeren Planetenräder PR, PI sind auf einem gemeinsamen Steg St drehbar gelagert. Das Hohlrad Ho ist mit der Abtriebswelle GW2 ständig verbunden.
  • Die äußeren Planetenräder PR des Ravigneaux-Radsatzes weisen keine durchgehende Verzahnung auf. Stattdessen weisen die Planetenräder PR eine unterbrochene Verzahnung auf. Dies ist in 8 näher erläutert. Das Hohlrad Ho kämmt mit jener Verzahnung der Planetenräder PR, welche auch mit den inneren Planetenrädern PI kämmt.
  • Der Vorschaltradsatz VRS wird durch einen Planetenradsatz P1 gebildet, welcher als ein Minus-Radsatz ausgeführt ist. Ein Sonnenrad E1 des Planetenradsatzes P1 ist gegenüber einem Gehäuse GG des Getriebes G drehfest festgesetzt. Ein Steg E2 des Planetenradsatzes P1 ist mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden. Ein Hohlrad E3 des Planetenradsatzes P1 ist mit dem Rotor R ständig verbunden.
  • Die fünf Schaltelemente A, B, C, D, E sind als Reibschaltelemente ausgebildet, und werden beispielsweise durch ein in 1 nicht dargestelltes Hydrauliksystem des Getriebes G betätigt. Durch Schließen des Schaltelements A wird die Antriebswelle GW1 mit dem Sonnenrad So1 verbunden. Durch Schließen des Schaltelements B wird die Antriebswelle GW1 mit dem Sonnenrad So2 verbunden. Durch Schließen des Schaltelements C wird das Sonnenrad So2 gegenüber dem Gehäuse GG drehfestgesetzt. Durch Schließen des Schaltelements D wird der Steg St drehfest festgesetzt. Durch Schließen des Schaltelement E wird das Hohlrad E3 mit dem Steg St verbunden, sodass ein Leistungspfad L1 zwischen der Antriebswelle GW1 und dem Steg St hergestellt wird. Der Vorschaltradsatz VRS befindet sich in diesem Leistungspfad L1. Das Schaltelement E ist radial innerhalb des Rotors R angeordnet.
  • Das Getriebe G weist ferner ein Differentialgetriebe AG auf. Das Differentialgetriebe AG ist dazu eingerichtet, die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Im Kraftfluss zwischen der Abtriebswelle GW2 und dem Differentialgetriebe AG ist ein Untersetzungsgetriebe FD angeordnet. Das Untersetzungsgetriebe FD weist eine Zwischenwelle ZW auf, wobei eine Drehachse ZW-a der Zwischenwelle ZW achsparallel zur Antriebswelle GW1 und achsparallel zum Differentialgetriebe AG angeordnet ist. Auf der Zwischenwelle ZW sind zwei Zahnräder ZW1, ZW2 angeordnet.
  • 2 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In 2 kämmt das Hohlrad Ho des Ravigneaux-Radsatzes nun mit jener Verzahnung der Planetenräder PR, welche auch mit dem Sonnenrad So2 kämmt.
  • 3 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In 3 kämmt das Hohlrad Ho des Ravigneaux-Radsatzes nun sowohl mit jener Verzahnung der Planetenräder PR, welche auch mit dem Sonnenrad So2 kämmt, als auch mit jener Verzahnung der Planetenräder PR, welche mit den inneren Planetenrädern PI kämmt.
  • Die in 2 und 3 dargestellten Varianten der Anbindung des Hohlrades Ho sind für alle Ausführungsbeispiele möglich.
  • 4 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 entfällt die Trennkupplung KO, sodass die Anschlusswelle AN mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Eine solche Modifikation ist bei allen Ausführungsbeispielen möglich; die Trennkupplung K0 ist ein optionaler Bestandteil des Getriebes G.
  • 5 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist eine andere geometrische Anordnung der Getriebeelemente umgesetzt. Während die elektrische Maschine EM, der Vorschaltradsatz VRS und das Schaltelement E im Getriebe G gemäß 1 nahe zum Verbrennungsmotor VM angeordnet sind, sind diese Elemente im Getriebe G gemäß 5 nun auf der verbrennungsmotorfernen Seite des Getriebes G angeordnet. Dafür sind der Hauptradsatz HRS sowie die Schaltelemente A, B, C, D nun axial zwischen der Trennkupplung K0 und der Abtriebswelle GW2 angeordnet. Auch eine solche Modifikation ist bei allen Ausführungsbeispielen des Getriebes G möglich.
  • 6 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Im Getriebe G gemäß 6 ist das Zahnrad ZW1 und das Schaltelement E in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Zusätzlich ist ein Abschnitt der elektrischen Maschine EM und das Zahnrad ZW1 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Trennkupplung K0 ist axial zwischen dem Vorschaltradsatz VRS und dem Schaltelement E angeordnet.
  • 7 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe G gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 6 dargestellten Getriebe G, sodass auf die Ausführungen zu 6 verwiesen wird. Die elektrische Masche EM ist nun axial schmäler ausgeführt. Das Zahnrad ZW1 ist nun axial neben der elektrischen Maschine EM, angeordnet. Das Zahnrad ZW1 ist weiterhin in einer gemeinsamen Ebene mit dem Schaltelement E angeordnet.
    Bei jedem der Ausführungsbeispiele kann das Getriebe G einen hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweisen. Der Drehmomentwandler ist zwischen Anschlusswelle AN und Antriebswelle GW1 anzuordnen, und kann eine Wandlerüberbrückungskupplung aufweisen.
  • 8 zeigt eines der radial äußeren Planetenräder PR des Ravigneaux-Radsatzes in einer isometrischen Ansicht. In 8 ist deutlich zu erkennen, dass das Planetenrad PR eine erste Verzahnung PR1 und eine zweite Verzahnung PR2 aufweist, und dass zwischen den Verzahnungen PR1, PR2 ein verzahnungsfreier Abschnitt angeordnet ist.
  • 9 zeigt eine Tabelle. In den Zeilen der Tabelle sind sechs Vorwärtsgänge 1 bis 6 sowie ein Rückwärtsgang R1 angegeben. In den Spalten der Tabelle sind die fünf Schaltelemente A, B, C, C, E angegeben. Durch Kreise in den Zellen der Tabelle ist angegeben, welche der Schaltelemente A, B, C, D, E in welchen der Gänge 1 bis 6, R1 zu schließen sind.
  • Bezugszeichenliste
    • G
    Getriebe
    GG
    Gehäuse
    GW1
    Antriebswelle
    GW2
    Abtriebswelle
    VRS
    Vorschaltradsatz
    P1
    Planetenradsatz
    E1
    Erstes Element des Planetenradsatzes
    E2
    Zweites Element des Planetenradsatzes
    E3
    Drittes Element des Planetenradsatzes
    L1
    Leistungspfad
    HRS
    Hauptradsatz
    So1
    Erstes Sonnenrad
    So2
    Zweites Sonnenrad
    St
    Steg
    PR
    Radial äußeres Planetenrad
    PI
    Radial inneres Planetenrad
    PR1
    Erste Verzahnung des Planetenrads
    PR2
    Zweite Verzahnung des Planetenrads
    Ho
    Hohlrad
    A
    Erstes Schaltelement
    B
    Zweites Schaltelement
    C
    Drittes Schaltelement
    D
    Viertes Schaltelement
    E
    Fünftes Schaltelement
    1 bis 6
    Vorwärtsgänge
    R1
    Rückwärtsgang
    EM
    Elektrische Maschine
    S
    Stator
    R
    Rotor
    AG
    Differentialgetriebe
    FD
    Untersetzungsgetriebe
    ZW
    Zwischenwelle
    ZW-a
    Drehachse der Zwischenwelle
    ZW1
    Zahnrad
    ZW2
    Zahnrad
    DW
    Antriebsrad
    VM
    Verbrennungsmotor
    AN
    Anschlusswelle
    K0
    Trennkupplung
  • 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
    • US 2009/0264237 A1 [0002]
    • DE 19849051 C1 [0003]

Claims (18)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), einen Vorschaltradsatz (VRS), einen als Ravigneaux-Radsatz ausgebildeten Hauptradsatz (HRS) und ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Schaltelement (A, B, C, D, E) aufweist, - wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (A) die Antriebswelle (GW1) mit einem ersten Sonnenrad (So1) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, - wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (B) die Antriebswelle (GW1) mit einem zweiten Sonnenrad (So2) des Hauptradsatzes (HRS) verbindbar ist, - wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (C) das zweite Sonnenrad (So2) drehfest festsetzbar ist, - wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (D) ein Steg (St) des Hauptradsatzes (HRS) drehfest festsetzbar ist, - wobei durch Schließen des fünften Schaltelements (E) ein mechanischer Leistungspfad (L1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und dem Steg (St) herstellbar ist, - wobei der Vorschaltradsatz (VRS) im Leistungspfad (L1) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, der dem Leistungspfad (L1) zugeordneten Welle des Hauptradsatzes (HRS) eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle (GW1) erhöhte Drehzahl bereitzustellen, - wobei die Abtriebswelle (GW2) mit einem Hohlrad (Ho) des Hauptradsatzes (HRS) ständig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator (S) und einem drehbaren Rotor (R) aufweist, wobei der Rotor (R) im Leistungspfad (L1) des Vorschaltradsatzes (VRS) angeordnet ist, sodass der Rotor (R) ein festes Übersetzungsverhältnis zur Antriebswelle (GW1) aufweist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschaltradsatz (VRS) einen Planetenradsatz (P1) mit einem ersten Element (E1), einem zweiten Element (E2) und einem dritten Element (E3) aufweist, - wobei das erste Element (E1) durch ein Sonnenrad des Planetenradsatzes (P1) gebildet ist, wobei das zweite Element (E2) im Falle eines Minus-Radsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Radsatzes durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes (P1) gebildet ist, wobei das dritte Element (E3) im Falle eines Minus-Radsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Radsatzes durch den Steg des Planetenradsatzes (P1) gebildet ist, - wobei das erste Element (E1) ständig drehfest festgesetzt ist - wobei das zweite Element (E2) mit der Antriebswelle (GW1) ständig verbunden ist, und - wobei das dritte Element (E3) mit dem Rotor (R) ständig verbunden ist.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (So1) des Hauptradsatzes (HRS) axial zwischen dem zweiten Sonnenrad (So2) des Hauptradsatzes (HRS) und dem Vorschaltradsatz (VRS) angeordnet ist.
  4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschaltradsatz (VRS) radial innerhalb des Rotors (R) angeordnet ist.
  5. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (E) radial innerhalb des Rotors (R) angeordnet ist.
  6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) ein Differentialgetriebe (AG) aufweist, - wobei im Leistungsfluss zwischen der Abtriebswelle (GW2) und dem Differentialgetriebe (AG) ein Untersetzungsgetriebe (FD) angeordnet ist, - wobei das Untersetzungsgetriebe (FD) eine Zwischenwelle (ZW) aufweist, deren Drehachse (ZW-a) achsparallel zur Antriebswelle (GW1) und achsparallel zum Differentialgetriebe (AG) angeordnet ist, - wobei an der Zwischenwelle (ZW) zwei Zahnräder (ZW1, ZW2) angeordnet sind.
  7. Getriebe (G) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (E) und entweder eines der beiden Zahnräder (ZW1, ZW2) oder ein Abschnitt der elektrischen Maschine (EM) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
  8. Getriebe (G) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der elektrischen Maschine (EM) und eines der beiden Zahnräder (ZW1, ZW2) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
  9. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) als drehmomentführende Schnittstelle zu einem getriebeexternen Verbrennungsmotor (VM) eine Anschlusswelle (AN) aufweist, welche durch Schließen einer Trennkupplung (K0) mit der Antriebswelle (GW1) verbindbar ist, wobei die Anschlusswelle (AN) zwei Abschnitte aufweist, welche durch zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer miteinander verbunden sind.
  10. Getriebe (G) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) radial innerhalb des Rotors (R) angeordnet ist.
  11. Getriebe (G) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) axial zwischen dem Vorschaltradsatz (VRS) und dem fünften Schaltelement (E) angeordnet ist.
  12. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) als drehmomentführende Schnittstelle zu einem getriebeexternen Verbrennungsmotor (VM) eine Anschlusswelle (AN) aufweist, welche mit der Antriebswelle (GW1) verbunden ist, wobei im Kraftfluss zwischen der Anschlusswelle (AN) und der Antriebswelle (GW1) zumindest ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Planetenräder (PR) des Hauptradsatzes (HRS) eine erste Verzahnung (PR1) und eine zweite Verzahnung (PR2) aufweisen, welche durch einen verzahnungsfreien Abschnitt voneinander getrennt sind.
  14. Getriebe (G) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (PR2) der äußeren Planetenräder (PR) mit inneren Planetenrädern (PI) des Hauptradsatzes (HRS) und mit dem Hohlrad (Ho) kämmt.
  15. Getriebe (G) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho) mit jener Verzahnung (PR1) der äußeren Planetenräder (PR) kämmt, welche auch mit dem zweiten Sonnenrad (So2) kämmt.
  16. Getriebe (G) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho) mit beiden Verzahnungen (PR1, PR2) der äußeren Planetenräder (PR) kämmt.
  17. Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) sechs Vorwärtsgänge (1 bis 6) und ein Rückwärtsgang (R1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei sich - ein erster Vorwärtsgang (1) durch kombiniertes Schließen des ersten und vierten Schaltelements (A, D) ergibt, - ein zweiter Vorwärtsgang (2) durch kombiniertes Schließen des ersten und dritten Schaltelements (A, C), - ein dritter Vorwärtsgang (3) durch kombiniertes Schließen des ersten und zweiten Schaltelements (A, B), - ein vierter Vorwärtsgang (4) durch kombiniertes Schließen des ersten und fünften Schaltelements (A, E), - ein fünfter Vorwärtsgang (5) durch kombiniertes Schließen des zweiten und fünften Schaltelements (B, E), - ein sechster Vorwärtsgang (6) durch kombiniertes Schließen des dritten und fünften Schaltelements (C, E), und - der Rückwärtsgang (R1) sich durch kombiniertes Schließen des zweiten und vierten Schaltelements (B, D) ergibt.
  18. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
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