DE102021208194B4 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (4) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (10), eine erste Antriebswelle (19), eine zweite Antriebswelle (20), eine Abtriebswelle (21), zwei Planetenradsätze (11, 12) sowie fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E), wobei durch selektives Betätigen der fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) unterschiedliche Gänge schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine (10) unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind, sowie Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem solchen Getriebe (4) und Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei die erste Antriebswelle dazu eingerichtet ist, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden, wobei die Planetenradsätze jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • 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, welches neben einer ersten Antriebswelle und einer Abtriebswelle zwei Planetenradsätze sowie eine an einer zweiten Antriebswelle angebundene Elektromaschine umfasst. Des Weiteren sind insgesamt fünf Schaltelemente vorgesehen, über welche unterschiedliche Kraftflüsse von der ersten Antriebswelle zur Abtriebswelle unter Darstellung unterschiedlicher Gänge verwirklicht und zudem unterschiedliche Einbindungen der Elektromaschine gestaltet werden können. Hierbei kann auch ein rein elektrisches Fahren durch alleinigen Antrieb über die Elektromaschine dargestellt werden.
  • Ferner geht aus der DE 10 2017 216 294 A1 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zwei Planetenradsätze sowie zumindest fünf Schaltelemente, wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünf Schaltelemente unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind.
  • 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 ist zudem Gegenstand von Anspruch 15. Des Weiteren hat der Anspruch 16 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die erste Antriebswelle ist dabei dazu eingerichtet, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Die Planetenradsätze umfassen dabei jeweils je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element, von denen bevorzugt jeweils eines als Sonnenrad, jeweils eines als Planetensteg und jeweils eines als Hohlrad ausgeführt ist. Zudem sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung insbesondere unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Besonders bevorzugt können dabei vom Übersetzungsverhältnis genau vier unterschiedliche Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Ausgangswelle gebildet werden. Ferner steht ein Rotor der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines entsprechenden Schaltelements vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann 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. Zudem kann die jeweilige Welle als einstückiges Bauteil ausgeführt sein oder mehrteilig vorliegen, indem sich die jeweilige Welle aus mehreren drehfest miteinander verbundenen Wellenteilen zusammensetzt.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Getriebes gemeint, parallel zu welcher Rotationsachsen der Planetenradsätze angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen rotierbaren Komponente, insbesondere einer jeweiligen Welle zu verstehen.
  • Im Rahmen der Erfindung sind die erste Antriebswelle, die zweite Antriebswelle und die Abtriebswelle insbesondere koaxial zueinander liegend platziert, wobei weiter bevorzugt auch die beiden Planetenradsätze koaxial zu den Antriebswellen und der Abtriebswelle angeordnet sind.
  • Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Anschlussstelle auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei liegt diese Anschlussstelle bevorzugt als Verzahnung an der Abtriebswelle vor, wobei die Anschlussstelle der Abtriebswelle insbesondere axial im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine herstellende Anschlussstelle der ersten Antriebswelle vorgesehen ist.
  • Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang. Bei dieser Variante der Erfindung folgt bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle zunächst die Anschlussstelle der Abtriebswelle und im Weiteren dann der zweite Planetenradsatz und schließlich der erste Planetenradsatz. Zudem liegt die erste Antriebswelle dabei bevorzugt im Wesentlichen als Vollwelle vor, zu welcher die zweite Antriebswelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen radial umliegend platziert sind. Dabei überdecken die zweite Antriebswelle und die Abtriebswelle jeweils axial mit einem Teil der radial innenliegenden, ersten Antriebswelle. Auch weitere Wellen, die die einzelnen Komponenten des Getriebes und hierbei insbesondere die Elemente der Planetenradsätze miteinander verbinden bzw. eine Verbindung bei Betätigung des entsprechenden Schaltelements herstellen, sind bevorzugt jeweils als Hohlwellen ausgeführt, die radial umliegend der ersten Antriebswelle angeordnet sind.
  • Alternativ dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ein Abtrieb aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der ersten Antriebswelle liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei ist eine Anschlussstelle der Abtriebswelle dann an einem axialen Ende der Abtriebswelle koaxial zu einer Anschlussstelle der ersten Antriebswelle ausgestaltet, so dass Antrieb und Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert sind. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang. Die erste Antriebswelle und auch die Abtriebswelle liegen hierbei insbesondere im Wesentlichen als Vollwellen vor, die stirnseitig und koaxial zueinander platziert sind, wobei die zweite Antriebswelle und ggf. vorhandene, weitere Wellen als Hohlwellen jeweils radial umliegend zu der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet sind und axial mit einem Teilabschnitt der ersten Antriebswelle oder der Abtriebswelle überdecken. Insbesondere folgt bei dieser Variante der Erfindung auf die Anschlussstelle der ersten Antriebswelle zunächst der erste Planetenradsatz, dann der zweite Planetenradsatz und schließlich am entgegengesetzten, axialen Ende des Getriebes die Anschlussstelle der Abtriebswelle.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die zweite Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, während das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes festgesetzt ist. Ferner kann die Abtriebswelle über das erste Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht und mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden werden. Die erste Antriebswelle kann über das dritte Schaltelement drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung gebracht werden, während die zweite Antriebswelle mittels des vierten Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle verbindbar ist. Des Weiteren besteht bei dem ersten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement, eine zweite Koppelung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Antriebswelle sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Antriebswelle, wobei von diesen drei Koppelungen zwei als permanent drehfeste Verbindung vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des fünften Schaltelements hergestellt werden kann.
  • Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die zweite Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt und damit permanent an einer Drehbewegung gehindert ist.
  • Durch Schließen des ersten Schaltelements wird die Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während eine Betätigung des zweiten Schaltelements eine drehfeste Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der ersten Antriebswelle nach sich zieht. Das dritte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle drehfest miteinander. Hingegen sorgt das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand für ein drehfestes Verbinden der zweiten Antriebswelle mit der Abtriebswelle.
  • Hinsichtlich des ersten Planetenradsatzes gibt es bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zudem insgesamt drei Koppelungen der Elemente des ersten Planetenradsatzes. So ist eine erste Koppelung in Form des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement vorhanden, während im Falle des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes eine zweite Koppelung mit der ersten Antriebswelle sowie bei dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes eine dritte Koppelung mit der zweiten Antriebswelle besteht. Zwei der drei vorgenannten Koppelungen sind dabei als permanent drehfeste Verbindungen realisiert, während die noch verbleibende Koppelung als Verbindung vorliegt, die erst durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest hergestellt wird.
  • Unter einer „Koppelung“ beim ersten Planetenradsatz ist im Sinne der Erfindung also eine Verbindung zu verstehen, die entweder als permanente Verbindung besteht oder aber erst durch Betätigen des fünften Schaltelements drehfest hergestellt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe liegen also das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement als Kupplungen vor, die bei Betätigung jeweils die jeweils hieran unmittelbar anknüpfenden Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbinden. Das fünfte Schaltelement ist, je nach herzustellender Koppelung beim ersten Planetenradsatz, entweder als Kupplung oder als Bremse gestaltet.
  • Eine jeweilige, permanent drehfeste Verbindung zwischen Komponenten des Getriebes hat zur Folge, dass Drehbewegungen dieser Komponenten mit einem festen Drehzahlverhältnis stattfinden bzw. ein Stillstand der einen Komponente zwangsweise auch einen Stillstand der anderen Komponente nach sich zieht. Eine permanente drehfeste Verbindung ist dabei erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die 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 drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
  • Das permanente Festsetzen einer Komponente des Getriebes ist im Sinne der Erfindung insbesondere dadurch realisiert, dass die jeweilige Komponente ständig drehfest mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden ist oder durch Betätigen des entsprechenden Schaltelements drehfest mit diesem drehfesten Bauelement verbunden wird. Dabei handelt es sich bei dem drehfesten Bauelement vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente, bevorzugt um ein Getriebegehäuse, einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement.
  • Unter der „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine derartige Verbindung zu verstehen, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der zweiten Eingangswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Die Elektromaschine kann im Sinne der Erfindung bevorzugt einerseits in einem elektromotorischen Betrieb sowie andererseits in einem generatorischen Betrieb betrieben werden, so dass über die Elektromaschine in dem erstgenannten Betriebsmodus eine Antriebsbewegung eingeleitet werden kann, während die Elektromaschine im zweitgenannten Betriebsmodus für eine Stromerzeugung herangezogen werden kann.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus. Zudem besteht bei diesem Aufbau des Getriebes die Möglichkeit, eine rein elektrische Fahrt über die Elektromaschine zu realisieren, ohne dass eine Trennkupplung oder ähnliches für eine Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine vorgesehen werden muss.
  • Hinsichtlich der Koppelungen des ersten Planetenradsatzes ist es bei dem erfindungsgemäßen Getriebe eine denkbare Variante, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, während das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Zudem kann das erste Element des ersten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement an dem drehfesten Bauelement festgesetzt werden. In diesem Fall wird also die erste Koppelung bei dem ersten Planetenradsatz erst durch Betätigen des fünften Schaltelements als drehfeste Verbindung hergestellt, während die zweite Koppelung und die dritte Koppelung als ständig drehfeste Verbindungen vorliegen.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Variante verbindet das dritte Schaltelement im betätigten Zustand das zweite Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander. Alternativ dazu wird über das dritte Schaltelement in dessen geschlossenen Zustand eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes hergestellt, wobei es weiter alternativ ebenso denkbar ist, dass das dritte Schaltelement bei Betätigung das erste Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung bringt. Bei jeder der drei vorgenannten Varianten wird jeweils ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes erreicht, indem zwei der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes über das dritte Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden. Dies hat dabei stets eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle zur Folge.
  • Alternativ dazu ist es hinsichtlich der Koppelungen des ersten Planetenradsatzes eine zweiten Variante der Erfindung, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der ersten Antriebswelle in Verbindung steht, wohingegen das dritte Element des ersten Planetenradsatzes durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden wird. Bei dieser Variante liegen also die erste Koppelung und die zweite Koppelung als ständig drehfeste Verbindungen vor, während die dritte Koppelung erst durch Betätigen des fünften Schaltelements als drehfeste Verbindungen ausgestaltet wird.
  • Weiter alternativ zu den beiden vorgenannten Varianten ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement drehfest mit der ersten Antriebswelle in Verbindung gebracht wird. Insofern sind in diesem Fall die erste Koppelung und die dritte Koppelung jeweils als permanent drehfeste Verbindungen realisiert, wohingegen im Falle der zweiten Koppelung eine drehfeste Verbindung erst durch Betätigen des fünften Schaltelements ausgebildet wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ergeben sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente vier Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle. So kann ein erster Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des dritten Schaltelements dargestellt werden, während sich ein zweiter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des fünften Schaltelements ergibt. Ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wird in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements geschaltet, wobei sich der dritte Gang zudem noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements, in einer vierten Variante durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements ergibt. Zudem kann noch ein vierter Gang zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des vierten und des fünften Schaltelements dargestellt werden.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird 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 variieren 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.
  • Durch die Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Antriebswelle lassen sich unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen:
    • So kann ein erster Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine in deren elektromotorischen Betrieb genutzt werden, wobei sich dieser erste Gang durch Schließen des ersten Schaltelements ergibt. Dadurch ist die zweite Antriebswelle und damit der Rotor der Elektromaschine über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle verbunden, indem die zweite Antriebswelle über das erste Element des zweiten Planetenradsatzes antreiben kann, während ein Abtrieb über das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes auf die Abtriebswelle aufgrund des permanent festgesetzten, dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes stattfindet. Eine Übersetzung dieses ersten Ganges entspricht einer Übersetzung des ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges. Ist lediglich das erste Schaltelement geschlossen, so ist die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine abgekoppelt, da auch die erste Antriebswelle von der Abtriebswelle entkoppelt ist.
  • Ausgehend von einem rein elektrischen Fahren im ersten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann dann die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang oder in den zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang oder in die erste Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da das erste Schaltelement jeweils an der Darstellung dieser Gänge beteiligt ist. Dies hat zudem auch zur Folge, dass die Elektromaschine bei Schaltung eines dieser Gänge zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle stets mit eingebunden ist, so dass über die Elektromaschine in deren elektromotorischen Betrieb gezielt ein zusätzliches Antriebsmoment eingespeist werden kann. Zudem kann auch in jedem dieser Gänge jeweils ein Abbremsen des Kraftfahrzeuges über die Elektromaschine in deren generatorischen Betrieb unter Stromerzeugung (Rekuperation) realisiert werden.
  • Zudem kann noch ein zweiter Gang zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet und dementsprechend für die Einbindung der Elektromaschine genutzt werden. Dabei wird dieser zweite Gang durch Betätigen des vierten Schaltelements dargestellt, so dass die zweite Antriebswelle direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist, wodurch die Elektromaschine mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Dabei entspricht eine Übersetzung dieses zweiten Ganges dem dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang. Ist lediglich das vierte Schaltelement geschlossen, so ist die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine abgekoppelt, da auch die erste Antriebswelle von der Abtriebswelle entkoppelt ist.
  • Auch aus einem rein elektrischen Fahren im zweiten, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine zugestartet werden, wobei dies dabei in die zweite Variante und die vierte Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und auch in den vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang möglich ist. Grund dafür ist, dass das vierte Schaltelement auch an der Darstellung dieser Gänge jeweils beteiligt ist. In der Folge ist im geschalteten Zustand der zweiten oder der vierten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges oder des vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges stets auch die Elektromaschine mit eingebunden, wodurch diese entweder in ihrem elektromotorischen Betrieb ein zusätzliches Antriebsmoment einspeisen oder für ein Abbremsen in ihrem generatorischen Betrieb sorgen kann.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem in einer ersten Variante der Erfindung lediglich das dritte Schaltelement geschlossen wird. Dadurch sind die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle direkt drehfest miteinander verbunden, so dass auch eine Koppelung zwischen der Elektromaschine und der dem Getriebe vorgeschalteten Antriebsmaschine besteht. Dabei laufen die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle gleich schnell. 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, wenn die vorgeschaltete Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine ausgeführt ist.
  • Alternativ dazu kann ein Ladebetrieb im Rahmen der Erfindung aber auch durch alleiniges Betätigen des fünften Schaltelements dargestellt werden, wodurch die zweite Antriebswelle über den ersten Planetenradsatz mit der ersten Antriebswelle unter Übersetzung über den ersten Planetenradsatz gekoppelt ist. Dabei dreht die zweite Antriebswelle bei geeigneter Wahl einer Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes schneller als die erste Antriebswelle, wobei gleichzeitig kein Kraftschluss zu der Abtriebswelle hergestellt ist. Neben einem Ladebetrieb kann hierbei erneut auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine dargestellt werden, insbesondere wenn diese als Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
  • Des Weiteren können Schaltungen zwischen den Gängen, die zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar sind, unter Last durch Stützen der Zugkraft über die Elektromaschine dargestellt werden: beim Gangwechsel zwischen dem ersten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt werden, wobei die Synchronisation des zu schließenden, fünften Schaltelements dabei über eine Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt. Alternativ kann dies aber auch durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine, die dabei direkt oder indirekt mit der ersten Antriebswelle wirkverbunden sein kann. Wird antriebsseitig der ersten Antriebswelle zudem ein weiteres Schaltelement als Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden.
  • Ebenso wird im Zuge eines Gangwechsels zwischen dem zweiten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt, während eine Synchronisation des zu schließenden, zweiten Schaltelements durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt. Im dritten Gang erfolgt dann eine Umschaltung zwischen der ersten Variante und der zweiten Variante des dritten Ganges, wobei hierbei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das ebenfalls lastfreie, vierte Schaltelement eingelegt wird. Bei diesem Umschalten ist dabei lediglich das zweite Schaltelement unter Last.
  • Nach dieser Umschaltung kann dann von der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges in den vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang gewechselt werden, wobei dies unter Stützen der Zugkraft über die Elektromaschine bei geschlossenem, vierten Schaltelement vollzogen wird. Eine Synchronisation des zu schließenden, fünften Schaltelements kann dabei erneut durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine vorgenommen werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des dritten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine gestützten Schaltung vom zweiten in den dritten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den dritten Gang das erste Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im dritten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des dritten Ganges in die zweite Variante des dritten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des dritten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, zweitem Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, vierte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Zudem kann zwischen der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle des Getriebes eine Trennkupplung vorgesehen sein, um die Antriebsmaschine in der zweiten Variante des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges abzukoppeln. Dies ist sinnvoll, wenn auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein regeneratives Bremsen über die Elektromaschine erfolgen und die Antriebsmaschine währenddessen abgekoppelt oder abgeschaltet sein soll.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement 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 Schaltelementen den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringere Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen. Prinzipiell könnte aber auch ein einzelnes dieser Schaltelemente oder könnten mehrere dieser Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als Lamellenschaltelemente, gestaltet sein.
  • Die Planetenradsätze können, sofern es eine Anbindung der Elemente ermöglicht, im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich dann 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. Dabei ist in dem Planetensteg mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, das sowohl mit dem Sonnenrad, als auch mit dem umliegenden Hohlrad kämmt. Besonders bevorzugt sind in dem Planetensteg aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert geführt.
  • 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 somit ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert 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. Im Rahmen der Erfindung sind die beiden Planetenradsätze jedoch bevorzugt jeweils als Minus-Planetensatz ausgeführt.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine starr mit der zweiten Antriebswelle verbunden. Alternativ dazu ist es eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass der Rotor über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht. Bei beiden vorgenannten Varianten kann die Elektromaschine dabei jeweils koaxial zu der zweiten Antriebswelle und den Planetenradsätzen angeordnet sein, wobei im Fall der zweiten Variante außerdem auch eine achsversetzte Anordnung der Elektromaschine zu der zweiten Antriebswelle und den Planetenradsätzen denkbar ist.
  • Bei der koaxialen Anordnung kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder starr, d.h. unmittelbar drehfest, mit der zweiten Antriebswelle 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 geringerem Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein. Bei einer koaxialen Anordnung der Elektromaschine ist zudem weiter bevorzugt der erste Planetenradsatz axial auf Höhe der Elektromaschine sowie radial innenliegend zu dieser angeordnet sein, so dass sich die axiale Baulänge des Getriebes verkürzen lässt.
  • Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu der zweiten Antriebswelle und 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 Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine weitere Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor starr mit der ersten Antriebswelle verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der ersten Antriebswelle gekoppelt ist. In diesem Fall sind also bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zwei Elektromaschinen vorgesehen, von denen die eine mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung steht, während die andere an der ersten Antriebswelle angebunden ist. Letzteres kann dabei durch eine direkte drehfeste Verbindung eines Rotors der weiteren Elektromaschine mit der ersten Antriebswelle realisiert sein oder aber als Koppelung des Rotors der weiteren Elektromaschine mit der ersten Antriebswelle über mindestens eine Übersetzungsstufe vorliegen. Die weitere Elektromaschine umfasst dabei insbesondere einen Stator und einen Rotor und kann bevorzugt zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden.
  • In vorteilhafter Weise kann mithilfe der weiteren Elektromaschine ein serieller Betrieb verwirklicht werden, in welchem über die weitere Elektromaschine in ihrem generatorischen Betrieb und bei Antrieb über die vorgeschaltete Antriebsmaschine Strom erzeugt wird, während die mit der zweiten Antriebswelle in Verbindung stehende Elektromaschine in ihrem elektromotorischen Betrieb diesen erzeugten Strom für einen Antrieb des Kraftfahrzeuges nutzt. Dabei ist einer der beiden, zwischen der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbaren Gänge zu schalten. Ferner kann die weitere Elektromaschine aufgrund der permanenten Koppelung mit der ersten Antriebswelle auch für ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine herangezogen werden.
  • Die weitere Elektromaschine kann koaxial zu der ersten Antriebswelle angeordnet sein, wobei alternativ dazu auch eine achsversetzte Anordnung der weiteren Elektromaschine zu der ersten Antriebswelle denkbar ist. Dabei kann bei der koaxialen Anordnung der Rotor der weiteren Elektromaschine entweder starr, d.h. unmittelbar drehfest, mit der ersten Antriebswelle verbunden sein oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt sein. Letzteres ermöglicht eine günstigere Auslegung der weiteren Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringerem Drehmoment. Die mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein.
  • Bei einer achsversetzten Anordnung der weiteren Elektromaschine zu der ersten Antriebswelle ist eine Koppelung mit der ersten Antriebswelle insbesondere über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb vorgenommen. 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.
  • Bei der Variante des erfindungsgemäßen Getriebes, bei welchem das fünfte Schaltelement im betätigten Zustand für eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und der zweiten Antriebswelle sorgt, kann der Rotor der weiteren Elektromaschine für die Koppelung mit der ersten Antriebswelle auch drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sein. Denn in diesem Fall ist der Rotor der weiteren Elektromaschine über den ersten Planetenradsatz permanent mit der ersten Antriebswelle gekoppelt. Insofern fungiert der erste Planetenradsatz in diesem Fall als Vorübersetzung zwischen der ersten Antriebswelle und dem Rotor der weiteren Elektromaschine. Der Rotor der weiteren Elektromaschine kann dabei direkt drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden oder über eine oder mehrere, weitere Übersetzungsstufen mit diesem gekoppelt sein.
  • Erfindungsgemäß sind das erste Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, welcher ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement und andererseits das vierte Schaltelement betätigbar ist. Dies hat den Vorteil, dass durch dieses Zusammenfassen die Anzahl an Betätigungselementen und damit auch der Herstellungsaufwand reduziert werden kann.
  • Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Variante sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, welcher ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement und andererseits das dritte Schaltelement betätigt werden. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, indem durch das Zusammenfassen der beiden Schaltelemente zu einer Schalteinrichtung eine Betätigungseinrichtung für beide Schaltelemente verwendet werden kann.
  • Besonders bevorzugt sind aber die beiden vorgenannten Schalteinrichtungen gleichzeitig realisiert, so dass die fünf Schaltelemente des Getriebes über drei Betätigungselemente betätigt werden können. Hierdurch lässt sich ein besonders niedriger Herstellungsaufwand verwirklichen.
  • 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 insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es 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 Hybrid- oder Elektrofahrzeug und ist dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die erste Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine gekoppelt oder über ein zwischenliegendes Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und dem 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 ggf. vorhandener Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes „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 mit gleichbleibender Drehzahlabhängigkeit miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine 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 angebundenen Bauelemente ggf. 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 entsprechend einer ersten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
    • 2 bis 8 jeweils eine schematische Darstellung je einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 Anwendung finden kann;
    • 9 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 10 bis 16 jeweils eine schematische Darstellung je einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmöglichkeit eines Getriebes, wie es bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 9 zur Anwendung kommen kann;
    • 17 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 8 und 10 bis 16; und
    • 18 und 19 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2 bis 8 und 10 bis 16.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges, bei welchem es sich insbesondere um einen PKW handelt. Dabei ist in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 eine Antriebsmaschine 2 in Form einer Brennkraftmaschine über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit einem Getriebe 4 verbunden. Dem Getriebe 4 ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe 5 nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder 6 und 7 einer Antriebsachse des Hybridfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe 4 und der Torsionsschwingungsdämpfer 5 sind dabei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4 zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe 5 integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Antriebsmaschine 2, der Torsionsschwingungsdämpfer 3, das Getriebe 4 und auch das Differentialgetriebe 5 quer zu einer Fahrtrichtung des Hybridfahrzeuges ausgerichtet.
  • Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes 4 hervor, welches entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist. Wie zu erkennen ist, umfasst das Getriebe 4 einen Radsatz 9 und eine Elektromaschine 10, die gemeinsam in dem Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4 angeordnet sind. Der Radsatz 9 umfasst zwei Planetenradsätze 11 und 12, wobei jeder der Planetenradsätze 11 und 12 je ein erstes Element 13 bzw. 14, je ein zweites Element 15 bzw. 16 und je ein drittes Element 17 bzw. 18 aufweist. Das jeweilige erste Element 13 bzw. 14 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes 11 bzw. 12 gebildet, während das jeweilige zweite Element 15 bzw. 16 des jeweiligen Planetenradsatzes 11 bzw. 12 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element 17 bzw. 18 des jeweiligen Planetenradsatzes 11 bzw. 12 als Hohlrad vorliegt.
  • Die beiden Planetenradsätze 11 und 12 liegen also jeweils als Minus-Planetensatz vor, bei welchen der jeweilige Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, das sowohl mit dem jeweiligen, radial innenliegenden Sonnenrad, als auch mit dem jeweiligen, radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz 11 und dem zweiten Planetenradsatz 12 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Alternativ dazu könnte aber einer der Planetenradsätze 11 und 12 oder auch beide Planetenradsätze 11 und 12 jeweils als Plus-Planetensatz ausgeführt sein, sofern eine Anbindung der jeweiligen Elemente 13, 15 und 17 bzw. 14, 16 und 18 dies ermöglicht. Bei einem Plus-Planetensatz führt 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. Im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz ist bei dem jeweiligen Planetenradsatz dann das jeweilige, zweite Element durch das Hohlrad und das jeweilige, dritte Element durch den Planetensteg zu bilden und zudem eine Getriebestandübersetzung des jeweiligen Planetenradsatzes um eins zu erhöhen.
  • Das Getriebe 4 umfasst eine erste Antriebswelle 19, eine zweite Antriebswelle 20 und eine Abtriebswelle 21, die koaxial zueinander und auch zu den beiden Planetenradsätzen 11 und 12 angeordnet sind. Die erste Antriebswelle 19 ist dabei als Vollwelle ausgeführt und an einer Anschlussstelle 22 innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 verbunden, so dass die erste Antriebswelle 19 innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 permanent mit der Antriebsmaschine 2 gekoppelt ist. Hingegen sind die zweite Antriebswelle 20 und die Abtriebswelle 21 jeweils als Hohlwellen ausgestaltet, die radial jeweils umliegend zu der ersten Antriebswelle 19 platziert sind und axial jeweils mit einem Teilabschnitt der ersten Antriebswelle 19 überdecken.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, setzt sich die Elektromaschine 10 aus einem Stator 23 und einem Rotor 24 zusammen. Dabei ist der Stator 23 der Elektromaschine 10 permanent an dem Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4 festgesetzt, wobei der Stator 23 dabei direkt drehfest mit dem Getriebegehäuse 8 oder mit einem Teil des Getriebegehäuses 8 oder auch einem hiermit drehfesten verbundenen Bauteil verbunden sein kann. Die Elektromaschine 10 ist koaxial zu der zweiten Antriebswelle 20 angeordnet, wobei der Rotor 24 der Elektromaschine 10 hierbei drehfest mit der zweiten Antriebswelle 20 verbunden ist, indem eine starre Verbindung zwischen dem Rotor 24 und der zweiten Antriebswelle 20 ausgebildet ist. Die Elektromaschine 10 kann dabei einerseits als Generator sowie andererseits als Elektromotor betrieben werden.
  • Die Abtriebswelle 21 steht an einer Anschlussstelle 25 permanent mit dem im Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 nachfolgenden Differentialgetriebe 5 in Verbindung, wobei diese Verbindung dabei insbesondere über eine Stirnradstufe realisiert sein kann, von dessen Stirnrädern eines drehfest auf der Abtriebswelle 21 platziert ist und dabei an einer Außenverzahnung die Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 bildet. Insofern erfolgt über die Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 in 1 ein seitlicher Abtrieb auf das Differentialgetriebe 5.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe 4 insgesamt fünf Schaltelemente A, B, C, D und E. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D und E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind die Schaltelemente A, B, C und D vorliegend als Kupplungen gestaltet, während das Schaltelement E als Bremse ausgeführt ist.
  • Die erste Antriebswelle 19 des Getriebes 4 ist drehfest mit dem zweiten Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 verbunden, während die zweite Antriebswelle 20 neben der drehfesten Verbindung mit dem Rotor 24 der Elektromaschine 10 zudem noch drehfest mit dem ersten Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 12 und dem dritten Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 in Verbindung steht. Dabei ist die drehfeste Verbindung mit dem dritten Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 mittelbar über den zwischenliegenden Rotor 24 der Elektromaschine 10 hergestellt. Des Weiteren ist das dritte Element 18 des zweiten Planetenradsatzes 12 permanent am Getriebegehäuse 8 festgesetzt, indem das dritte Element 18 direkt drehfest mit dem Getriebegehäuse 8 oder mit einem Teil des Getriebegehäuses 8 oder auch einem hiermit drehfesten verbundenen Bauteil verbunden ist.
  • Die erste Antriebswelle 19 kann durch Schließen des Schaltelements B drehfest mit der Abtriebswelle 21 verbunden werden, wobei die erste Antriebswelle 19 zudem noch über das Schaltelement C drehfest mit der zweiten Antriebswelle 20 in Verbindung gebracht werden kann, was aufgrund der damit einhergehenden, drehfesten Verbindung zwischen dem zweiten Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 und dem dritten Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes 11 zur Folge hat. Ein Schließen des Schaltelements A zieht eine drehfeste Verbindung der Abtriebswelle 21 mit dem zweiten Element 16 des zweiten Planetenradsatzes 12 nach sich, wobei die Abtriebswelle 21 außerdem über das Schaltelement D drehfest mit der zweiten Antriebswelle 20 verbunden werden kann. Schließlich kann noch das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 mittels des Schaltelements E an dem Getriebegehäuse 8 festgesetzt werden, wobei dies durch eine direkte drehfeste Verbindung mit dem Getriebegehäuse 8 oder mit einem Teil des Getriebegehäuses 8 oder auch einem hiermit drehfesten verbundenen Bauteil realisiert sein kann.
  • Die Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 ist an einem axialen Ende des Getriebes 4 ausgestaltet, wobei die Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 axial benachbart hierzu quer ausgerichtet liegt. Axial auf die Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 folgt dann zunächst der zweite Planetenradsatz 12, auf dessen der Anschlussstelle 25 axial abgewandt liegenden Seite der erste Planetenradsatz 11 und die Elektromaschine 10 vorgesehen sind. Dabei liegen die Elektromaschine 10 und der erste Planetenradsatz 11 axial auf derselben Höhe, wobei der erste Planetenradsatz 11 radial innenliegend zu der Elektromaschine 10 vorgesehen ist.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, sind das Schaltelement B, das Schaltelement C und das Schaltelement D axial zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 und der Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 angeordnet, wobei dabei auf die Anschlussstelle 22 zunächst das Schaltelement B, dann das Schaltelement C und schließlich das Schaltelement D axial folgen. Dagegen ist das Schaltelement A axial zwischen der Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 und dem zweiten Planetenradsatz 12 platziert.
  • Vorliegend sind die Schaltelemente B und C axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet und weisen ein gemeinsames - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das Schaltelement B oder das Schaltelement C betätigt werden kann. Insofern sind die Schaltelemente B und C zu einer Schalteinrichtung 26 zusammengefasst.
  • Ebenso sind auch die Schaltelemente A und D axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe platziert und zu einer Schalteinrichtung 27 zusammengefasst, indem ein - ebenfalls nicht weiter dargestelltes - Betätigungselement vorgesehen ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das Schaltelement D oder das Schaltelement A betätigt werden kann.
  • Dagegen ist das Schaltelement E im Bereich eines axialen Endes des Getriebes 4 vorgesehen, welches entgegengesetzt zu dem die Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 aufweisenden, axialen Ende liegt.
  • Ferner zeigt 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4', welches entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist und ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht dieses Getriebe 4' im Wesentlichen dem Getriebe 4 aus 2, mit dem Unterschied, dass bei einem Radsatz 9' des Getriebes 4' nun das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit dem Getriebegehäuse 8, einem Teil des Getriebegehäuses 8 oder einem hiermit drehfest verbundenen Bauteil in Verbindung steht und damit permanent festgesetzt ist. Des Weiteren ist das dritte Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 nicht ständig drehfest mit dem Rotor 24 der Elektromaschine 10 und damit auch der zweiten Antriebswelle 20 sowie dem ersten Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 12 verbunden, sondern eine drehfeste Verbindung wird erst durch Betätigen des Schaltelements E ausgebildet. Insofern ist das Schaltelement E in diesem Fall als Kupplung realisiert. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 4 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes 4" entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, welches alternativ zu dem Getriebe 4 aus 2 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 Anwendung finden kann. Dabei entspricht dieses Getriebe 4" im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied zu dem Getriebe 4 aus 2 bei einem Radsatz 9" des Getriebes 4" das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit dem Getriebegehäuse 8 verbunden und damit permanent festgesetzt ist. Ferner steht das zweite Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 nun nicht permanent drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 in Verbindung, sondern wird erst durch Betätigen des Schaltelements E drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 verbunden. Das Schaltelement E ist hierbei als Kupplung ausgeführt und axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz 12 und dem ersten Planetenradsatz 11 vorgesehen. Insbesondere liegt das Schaltelement E hierbei axial auf Höhe der Elektromaschine 10 sowie radial innenliegend zu dieser. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4‘‘‘, welches gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist und ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu das Getriebe 4‘‘‘ zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 aufweist, die sich aus einem Stator 29 und einem Rotor 30 zusammensetzt. Die weitere Elektromaschine 28 ist dabei koaxial zu den Antriebswellen 19 und 20 und auch der Abtriebswelle 21 platziert und kann zum einen als Elektromotor sowie zum anderen als Generator betrieben werden. Während der Stator 29 der Elektromaschine 28 ständig am Getriebegehäuse 8 festgesetzt ist, ist der Rotor 30 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 verbunden, wodurch die weitere Elektromaschine 28 bei Verwendung des Getriebes 4‘‘‘ innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 in 1 permanent mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine 2 gekoppelt ist. Axial ist die weitere Elektromaschine 28 innerhalb des Getriebes 4‘‘‘ zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 und der Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 vorgesehen. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 6 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes 4IV hervor, welches entsprechend einer fünften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung realisiert ist und ebenfalls anstelle des Getriebes 4 aus 2 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 Anwendung finden kann. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 3, mit dem einzigen Unterschied, dass zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 vorgesehen ist. Die weitere Elektromaschine 28 ist hierbei analog zu der vorhergehenden Variante nach 5 angeordnet. Dementsprechend ist ein Stator 29 der Elektromaschine 28 ständig am Getriebegehäuse 8 festgesetzt, während der Rotor 30 der Elektromaschine 28 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 verbunden ist. Die koaxial zu der ersten Antriebswelle 19 vorgesehene Elektromaschine 28 kann dabei zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 7 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4V, welches gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und als Alternative zu dem Getriebe 4 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 6, wobei als Unterschied der Rotor 30 der weiteren Elektromaschine 28 direkt drehfest mit dem dritten Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 verbunden ist. Dadurch ist der Rotor 30 der weiteren Elektromaschine 28 über den ersten Planetenradsatz 11 permanent mit der ersten Antriebswelle 19 gekoppelt, da das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 permanent festgesetzt und das zweite Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 verbunden ist. Der erste Planetenradsatz 11 fungiert dabei als Vorübersetzung für eine Koppelung der weiteren Elektromaschine 28 mit der ersten Antriebswelle 19. Die weitere Elektromaschine 28 ist dabei axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes 11 platziert, wobei der erste Planetenradsatz 11 dabei radial innenliegend zu der weiteren Elektromaschine 28 angeordnet ist. Hingegen befindet sich die Elektromaschine 10 nun axial auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes 12, welcher radial innenliegend der Elektromaschine 10 platziert ist. Ferner befindet sich das Schaltelement E nun axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und dem zweiten Planetenradsatz 12. Schließlich ist noch die Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 axial auf Höhe des Schaltelements B und axial benachbart zu der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 vorgesehen, während die weiteren Schaltelemente C, D und A axial zwischen der Anschlussstelle 25 und dem zweiten Planetenradsatz 12 liegen. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 7 der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 8 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes 4VI hervor, wobei dieses Getriebe 4VI gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und anstelle des Getriebes 4 aus 2 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 in 1 verwendet werden kann. Dabei entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen der Variante nach 4, wobei als Unterschied, wie schon bei den Varianten nach 5 und 6, zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 vorgesehen ist. Diese Elektromaschine 28 ist dabei koaxial zu der ersten Antriebswelle 19 platziert, wobei ein Stator 29 der Elektromaschine 28 permanent an dem Getriebegehäuse 8 festgesetzt ist, wohingegen ein Rotor 30 der Elektromaschine 28 ständig drehfest mit der ersten Antriebswelle 19 verbunden ist. Die Elektromaschine 28 ist axial zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19 und der Anschlussstelle 25 der Abtriebswelle 21 platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 8 der Variante nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 9 zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit eines Kraftfahrzeugantriebsstranges 1', welcher ebenfalls als Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug in Form eines PKWs konzipiert ist. Dabei umfasst auch dieser Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' eine Antriebsmaschine 2, die bevorzugt als Brennkraftmaschine ausgeführt ist und über einen Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit einem Getriebe 4VII verbunden ist. Dem Getriebe 4VII ist, wie schon bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 aus 1, abtriebsseitig ein Differentialgetriebe 5 nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder 6 und 7 einer Antriebsachse des Hybridfahrzeuges verteilt wird. Erneut sind das Getriebe 4VII und der Torsionsschwingungsdämpfer 5 in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4VII zusammengefasst, in welches zudem auch das Differentialgetriebe 5 integriert sein kann. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist aber, dass die Antriebsmaschine 2, der Torsionsschwingungsdämpfer 3, das Getriebe 4VII und auch das Differentialgetriebe 5 dabei in Fahrtrichtung des Hybridfahrzeuges ausgerichtet sind.
  • Aus 10 geht eine schematische Einzelansicht des Getriebes 4VII hervor, welches dabei entsprechend einer achten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht ist. Dabei entspricht diese Ausführungsform weitestgehend dem Getriebe 4 aus 2, indem bei einem Radsatz 9‘‘‘ des Getriebes 4VII eine erste Antriebswelle 19`, eine zweite Antriebswelle 20`, eine Abtriebswelle 21', eine Elektromaschine 10 und Komponenten der Planetenradsätze 11 und 12 analog zu der Variante nach 2 untereinander verbunden sind bzw. über die Schaltelemente A, B, C, D und E in analoger Weise verbunden bzw. festgesetzt werden können. Aufgrund der Ausrichtung des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1' aus 9 in Fahrtrichtung des Hybridfahrzeuges sind Komponenten des Radsatzes 9‘‘‘ nun allerdings abweichend angeordnet. So ist eine Anschlussstelle 25' der Abtriebswelle 21' an einem axialen Ende vorgesehen, welches entgegengesetzt zu dem axialen Ende liegt, an dem die Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19' vorgesehen ist. Dabei ist die Abtriebswelle 21' zudem als Vollwelle ausgeführt, die koaxial zu der ebenfalls als Vollwelle ausgeführten, ersten Antriebswelle 19' platziert ist, wobei die zweite Antriebswelle 20' als Hohlwelle radial umliegend zu der Abtriebswelle 21' vorgesehen ist und dabei axial mit einem Teilabschnitt der Abtriebswelle 21' überdeckt.
  • Axial folgt auf die Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19' zunächst der erste Planetenradsatz 11, der nach wie vor axial mit der Elektromaschine 10 Wesentlichen auf derselben Höhe sowie radial innenliegend zu der Elektromaschine 10 angeordnet ist. Der zweite Planetenradsatz 12 ist dann axial auf einer der Anschlussstelle 22 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes 11 vorgesehen und liegt dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und der Anschlussstelle 25' der Abtriebswelle 21'. Von den Schaltelementen A, B, C, D und E sind die Schaltelemente D und A axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz 12 und der Anschlussstelle 25' angeordnet und dabei nach wie vor zu einer Schalteinrichtung 27 zusammengefasst. Die Schalteinrichtung 26, bestehend aus den Schaltelementen B und C, befindet sich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und dem zweiten Planetenradsatz 12, wobei die Schalteinrichtung 26 dabei axial auf Höhe der Elektromaschine 10 sowie radial innenliegend zu dieser vorgesehen ist. Das noch verbleibende Schaltelement E ist axial zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19' und dem ersten Planetenradsatz 11 platziert. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 10 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 11 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4VIII, welches entsprechend einer neunten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist und alternativ zu dem Getriebe 4VII bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' aus 9 zur Anwendung kommen kann. Im Wesentlichen entspricht das Getriebe 4VIII dabei der Variante nach 10, mit dem Unterschied, dass bei einem Radsatz 9IV des Getriebes 4VIII nun das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit dem Getriebegehäuse 8, einem Teil des Getriebegehäuses 8 oder einem hiermit drehfest verbundenen Bauteil in Verbindung steht und damit permanent festgesetzt ist. Des Weiteren ist das dritte Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 nicht ständig drehfest mit dem Rotor 24 der Elektromaschine 10 und damit auch der zweiten Antriebswelle 20 und dem ersten Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 12 verbunden, sondern eine drehfeste Verbindung wird erst durch Betätigen des Schaltelements E ausgebildet. Insofern ist das Schaltelement E in diesem Fall als Kupplung realisiert. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 11 der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren geht aus 12 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes 4IX entsprechend einer zehnten Ausführungsform der Erfindung hervor, welches alternativ zu dem Getriebe 4VII aus 10 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' in 9 zur Anwendung kommen kann. Auch dieses Getriebe 4IX entspricht weitestgehend der Variante nach 10, wobei im Unterschied dazu bei einem Radsatz 9V des Getriebes 4IX das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit dem Getriebegehäuse 8 verbunden und damit permanent festgesetzt ist. Ferner steht das zweite Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 nun nicht permanent drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' in Verbindung, sondern wird erst durch Betätigen des Schaltelements E drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' verbunden. Das Schaltelement E ist hierbei als Kupplung ausgeführt und axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und dem zweiten Planetenradsatz 12 vorgesehen, wobei das Schaltelement E konkret axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und der Schalteinrichtung 26 vorgesehen ist. Hierbei liegt das Schaltelement E axial auf Höhe der Elektromaschine 10 sowie radial innen zu dieser. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 12 der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem zeigt 13 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4X, welches gemäß einer elften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist und ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' in 9 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 10, wobei im Unterschied dazu das Getriebe 4X zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 aufweist, die sich aus einem Stator 29 und einem Rotor 30 zusammensetzt. Die weitere Elektromaschine 28 ist dabei koaxial zu den Antriebswellen 19` und 20' und auch der Abtriebswelle 21' platziert und kann zum einen als Elektromotor sowie zum anderen als Generator betrieben werden. Dabei ist der Stator 29 der Elektromaschine 28 ständig am Getriebegehäuse 8 festgesetzt, während der Rotor 30 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' verbunden ist, wodurch die weitere Elektromaschine 28 bei Verwendung des Getriebes 4X innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1' in 9 permanent mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine 2 gekoppelt ist. Axial ist die weitere Elektromaschine 28 innerhalb des Getriebes 4X zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19' und dem ersten Planetenradsatz 11 vorgesehen. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 13 der Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem geht aus 14 eine schematische Ansicht eines Getriebes 4XI hervor, welches entsprechend einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist und ebenfalls anstelle des Getriebes 4VII aus 10 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' in 9 Anwendung finden kann. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 11, mit dem einzigen Unterschied, dass hier ebenfalls zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 vorgesehen ist. Analog zu der vorhergehenden Variante nach 13 ist ein Stator 29 der Elektromaschine 28 ständig am Getriebegehäuse 8 festgesetzt, während der Rotor 30 der Elektromaschine 28 direkt drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' verbunden ist. Die koaxial zu der ersten Antriebswelle 19 vorgesehene Elektromaschine 28 kann dabei zum einen in einem generatorischen Betrieb sowie zum anderen in einem elektromotorischen Betrieb betrieben werden. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 14 der Variante nach 11, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 15 eine schematische Darstellung eines Getriebes 4XII, welches gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und als Alternative zu dem Getriebe 4VII bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' in 9 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 14, wobei als Unterschied der Rotor 30 der weiteren Elektromaschine 28 nun direkt drehfest mit dem dritten Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 verbunden ist. Dadurch ist der Rotor 30 der weiteren Elektromaschine 28 über den ersten Planetenradsatz 11 permanent mit der ersten Antriebswelle 19` gekoppelt, da das erste Element 13 des ersten Planetenradsatzes 11 permanent festgesetzt und das zweite Element 15 des ersten Planetenradsatzes 11 ständig drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' verbunden ist. Insofern fungiert der erste Planetenradsatz 11 als Vorübersetzung für eine Koppelung der weiteren Elektromaschine 28 mit der ersten Antriebswelle 19'. Die weitere Elektromaschine 28 ist dabei axial auf Höhe des ersten Planetenradsatzes 11 platziert, wobei der erste Planetenradsatz 11 dabei radial innenliegend zu der weiteren Elektromaschine 28 angeordnet ist. Hingegen befindet sich die Elektromaschine 10 nun axial auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes 12, welcher radial innenliegend der Elektromaschine 10 platziert ist. Ferner ist das Schaltelement E nun axial zwischen dem ersten Planetenradsatz 11 und dem zweiten Planetenradsatz 12 platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 15 der Variante nach 14, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Schließlich geht aus 16 eine schematische Ansicht eines Getriebes 4XIII hervor, wobei dieses Getriebe 4XIII gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und anstelle des Getriebes 4VII aus 10 bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 1' in 9 verwendet werden kann. Dabei entspricht diese Ausführungsform im Wesentlichen der Variante nach 12, wobei als Unterschied, wie schon bei den Varianten nach 13 und 14, zusätzlich eine weitere Elektromaschine 28 vorgesehen ist. Diese Elektromaschine 28 ist dabei koaxial zu der ersten Antriebswelle 19' platziert, wobei ein Stator 29 der Elektromaschine 28 permanent an dem Getriebegehäuse 8 festgesetzt ist, wohingegen ein Rotor 30 der Elektromaschine 28 ständig drehfest mit der ersten Antriebswelle 19' verbunden ist. Die Elektromaschine 28 ist axial zwischen der Anschlussstelle 22 der ersten Antriebswelle 19' und dem ersten Planetenradsatz 11 platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 16 der Variante nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 17 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe 4 bis 4XIII aus den 2 bis 8 und 10 bis 16 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' jeweils insgesamt vier Gänge V1 bis V4 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A, B, C, D und E in welchem der Gänge V1 bis V4 jeweils geschlossen ist. In jedem der Gänge V1 bis V4 sind dabei jeweils zwei der Schaltelemente A, B, C, D und E geschlossen.
  • Wie in 17 zu erkennen ist, wird ein erster Gang V1 zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und Abtriebswelle 21 bzw. 21' durch Betätigen des Schaltelements A und des Schaltelements C geschaltet, wobei sich ein zweiter Gang V2 zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' durch Schlie-ßen des Schaltelements A und des Schaltelements E ergibt. Ein dritter Gang wird dann in einer ersten Variante V3.1 zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' durch Schließen der Schaltelemente A und B dargestellt. Der dritte Gang kann zudem in einer zweiten Variante V3.2 durch Betätigen des Schaltelements B und des Schaltelements D, in einer dritten Variante V3.3 durch Schließen des Schaltelements B und des Schaltelements E, in einer vierten Variante V3.4 durch Betätigen des Schaltelements C und des Schaltelements D sowie in einer fünften Variante V3.5 durch Schließen des Schaltelements B und des Schaltelements C geschaltet werden. Des Weiteren ergibt sich ein vierter Gang V4 zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' durch Betätigen der Schaltelemente D und E.
  • Bei den Getrieben 4 bis 4XIII kann zudem ein rein elektrischer Betrieb über die Elektromaschine 10 verwirklicht werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E1 stattfinden, welcher zwischen der zweiten Antriebswelle 20 bzw. 20' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' wirksam ist und zu dessen Darstellung das Schaltelement A in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist, wie aus 17 hervorgeht. Denn im geschlossenen Zustand des Schaltelements A ist die Elektromaschine 10 über den zweiten Planetenradsatz 12 mit einer konstanten Übersetzung mit der Abtriebswelle 21 bzw. 21' verbunden, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 der Übersetzung des ersten Ganges V1 entspricht.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine 2 in einen der Gänge V1, V2 oder V3.1 vorgenommen werden, da ja auch in jedem dieser Gänge jeweils das Schaltelement A geschlossen ist. Insofern kann zügig von einem rein elektrischen Fahren in ein reines Fahren über die Antriebsmaschine 2 übergegangen werden. Da umgekehrt somit die Elektromaschine 10 auch bei einem Fahren in den Gängen V1, V2 und V3.1 jeweils mit eingebunden ist, kann über die Elektromaschine 10 in einem der Gänge V1, V2 und V3.1 in ihrem elektromotorischen Betrieb gezielt ein zusätzliches Antriebsmoment eingespeist werden. Zudem kann die Elektromaschine 10 in ihrem generatorischen Betrieb für ein Abbremsen des Kraftfahrzeuges genutzt werden.
  • Zudem kann zwischen der zweiten Antriebswelle 20 bzw. 20' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' auch ein zweiter Gang E2 für einen rein elektrischen Betrieb geschaltet werden, wozu das Schaltelement D zu betätigen ist. Hierdurch ist die zweite Antriebswelle 20 bzw. 20' direkt drehfest mit der Abtriebswelle 21 bzw. 21' verbunden, so dass ein direkter Durchtrieb von der zweiten Antriebswelle 20 bzw. 20' auf die Abtriebswelle 21 bzw. 21' stattfinden kann. Eine Übersetzung dieses Ganges entspricht dabei einer Übersetzung des dritten, zwischen der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' und der Abtriebswelle 21 bzw. 21' wirksamen Ganges.
  • Ausgehend von dem Gang E2 kann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine 2 in einen der Gänge V3.2, V3.4 und V4 erfolgen, da auch in diesen jeweils das Schaltelement D betätigt ist. Insofern kann auch hier zügig vom rein elektrischen Fahren in ein reines Fahren über die Antriebsmaschine 2 übergegangen werden. Zudem kann die Elektromaschine 10 in einem der Gänge V3.2, V3.4 und V4 in ihrem elektromotorischen Betrieb gezielt ein zusätzliches Antriebsmoment einspeisen oder in ihrem generatorischen Betrieb für ein Abbremsen des Kraftfahrzeuges sorgen.
  • Die Gänge E1 und E2 können jeweils für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden, wobei hierbei je nach über die Elektromaschine 10 eingeleiteter Drehrichtung eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt darstellbar ist. In einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine 10 kann zudem ein gezieltes Abbremsen des Kraftfahrzeuges unter Erzeugung von Strom (Rekuperation) verwirklicht werden.
  • Obwohl die Schaltelemente A, B, C, D und E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann eine jeweilige Schaltung zwischen dem ersten Gang V1 und dem zweiten Gang V2, zwischen dem zweiten Gang V2 und der ersten Variante V3.1 des dritten Ganges sowie zwischen der zweiten Variante 3.2 des dritten Ganges und dem vierten Gang V4 jeweils unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das Schaltelement A an den Gängen V1, V2 und V3.1 sowie das Schaltelement D an den Gängen V3.2 und V4 beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb jeweils über die Elektromaschine EM gestützt werden kann. Dabei ist im dritten Gang ein Umschalten zwischen den beiden Varianten V3.1 und V3.2 vorzunehmen. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelement lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des Schaltelements C eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des Schaltelements C ist die Elektromaschine 10 mit der ersten Antriebswelle 19 bzw. 19' direkt drehfest gekoppelt und damit auch mit der Antriebsmaschine 2. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zu der Abtriebswelle 21 bzw. 21', wobei die erste Antriebswelle 19 bzw. 19' und die zweite Antriebswelle 20 bzw. 20' dabei unter gleicher Drehzahl laufen. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 10 kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Antriebsmaschine 2 geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 10 ein Starten der Antriebsmaschine 2 über die Elektromaschine 10 realisierbar ist.
  • Ebenso kann eine Lade- oder Startfunktion auch im geschlossenen Zustand des Schaltelements E verwirklicht werden, in welchem die erste Antriebswelle 19 bzw. 19' und die zweite Antriebswelle 20 bzw. 20' über den ersten Planetenradsatz 11 miteinander gekoppelt sind. Auch hier kann in einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine 10 ein elektrischer Energiespeicher über die Antriebsmaschine 2 geladen werden, wohingegen im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 10 ein Starten der Antriebsmaschine 2 über die Elektromaschine 10 darstellbar ist.
  • Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine 10 im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine 10 drehmomentgestützten Schaltung vom Gang V2 in den Gang V3.1 oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine 2 in den Gang V3.1 ergibt sich ein hybridisches Fahren im Gang V3.1. Um die Drehzahl der Elektromaschine 10 im dritten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante V3.1 des dritten Ganges in die zweite Variante V3.2 des dritten Ganges umgeschaltet werden, in welcher der Rotor 24 eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Antriebsmaschine 2. Dazu wird das dann lastfreie Schaltelement A ausgelegt und das ebenfalls lastfreie Schaltelement D eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine 10 erfolgt.
  • Ist zudem die weitere Elektromaschine 28 vorgesehen, so kann über diese Elektromaschine 28 aufgrund ihrer permanenten Koppelung mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine 2 jederzeit ein Starten der Antriebsmaschine 2 oder auch eine Stromerzeugung im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 28 verwirklicht werden. Im zweitgenannten Fall kann hierdurch auch ein serieller Betrieb realisiert werden, in welchem die weitere Elektromaschine 28 durch Antrieb über die Antriebsmaschine 2 Strom erzeugt, welcher durch die Elektromaschine 10 für ein rein elektrisches Fahren in einem der Gänge E1 oder E2 genutzt wird.
  • Schließlich zeigen noch die 18 und 19 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe 4 bis 4XIII hinsichtlich einer Einbindung der Elektromaschine 10. Dabei ist die Elektromaschine 10 nicht mehr koaxial zu der zweiten Antriebswelle 20 bzw. 20' angeordnet, sondern liegt achsversetzt zu der zweiten Antriebswelle 20 bzw. 20'.
  • Eine Koppelung ist dabei im Falle der Variante nach 18 über zwei Übersetzungsstufen vorgenommen, welche als Stirnradstufen 31 und 32 realisiert sind. Die zweite Antriebswelle 20 bzw. 20' trägt dabei ein Stirnrad 33 der ersten Stirnradstufe 31, wobei das Stirnrad 33 permanent mit einem Zwischenrad 34 im Zahneingriff steht und gemeinsam mit diesem die erste Stirnradstufe 31 bildet. Das Zwischenrad 34 ist zudem Teil der Stirnradstufe 32, indem es neben dem Stirnrad 33 auch mit einem weiteren Stirnrad 35 der Stirnradstufe 32 kämmt. Das Stirnrad 35 ist dann drehfest auf einer Rotorwelle 36 der Elektromaschine 10 vorgesehen.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach 19 ist die zweite Antriebswelle 20 bzw. 20' mit der achsversetzt liegenden Rotorwelle 36 der Elektromaschine 10 gekoppelt, wobei dies in diesem Fall über eine Übersetzungsstufe in Form eines Zugmitteltriebes 37 realisiert ist. Dabei handelt es sich bei diesem Zugmitteltrieb 37 insbesondere um einen Kettentrieb.
  • Die Abwandlungsmöglichkeiten nach 18 und 19 können in analoger Weise auch für eine achsversetzte Anbindung der weiteren Elektromaschine 28 an die erste Antriebswelle 19 bzw. 19' oder an das dritte Element 17 des ersten Planetenradsatzes 11 herangezogen werden.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1,1'
    Kraftfahrzeugantriebsstrang
    2
    Antriebsmaschine
    3
    Torsionsschwingungsdämpfer
    4 bis 4XIII
    Getriebe
    5
    Differentialgetriebe
    6
    Antriebsrad
    7
    Antriebsrad
    8
    Getriebegehäuse
    9 bis 9V
    Radsatz
    10
    Elektromaschine
    11
    Erster Planetenradsatz
    12
    Zweiter Planetenradsatz
    13
    erstes Element erster Planetenradsatz
    14
    erstes Element zweiter Planetenradsatz
    15
    zweites Element erster Planetenradsatz
    16
    zweites Element zweiter Planetenradsatz
    17
    drittes Element erster Planetenradsatz
    18
    drittes Element zweiter Planetenradsatz
    19, 19'
    Erste Antriebswelle
    20, 20'
    Zweite Antriebswelle
    21, 21'
    Abtriebswelle
    22
    Anschlussstelle
    23
    Stator
    24
    Rotor
    25, 25'
    Anschlussstelle
    26
    Schalteinrichtung
    27
    Schalteinrichtung
    28
    Elektromaschine
    29
    Stator
    30
    Rotor
    31
    Stirnradstufe
    32
    Stirnradstufe
    33
    Stirnrad
    34
    Zwischenrad
    35
    Stirnrad
    36
    Rotorwelle
    37
    Zugmitteltrieb
    V1 bis V4
    Gänge
    E1 und E2
    Gänge
    A
    Schaltelement
    B
    Schaltelement
    C
    Schaltelement
    D
    Schaltelement
    E
    Schaltelement

Claims (16)

  1. Getriebe (4 bis 4XIII) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (10), eine erste Antriebswelle (19; 19'), eine zweite Antriebswelle (20; 20'), eine Abtriebswelle (21; 21'), sowie einen ersten Planetenradsatz (11) und einen zweiten Planetenradsatz (12), wobei die erste Antriebswelle (19; 19') dazu eingerichtet ist, das Getriebe (4 bis 4XIII) mit einer Antriebsmaschine (2) des Kraftfahrzeuges zu verbinden, wobei die Planetenradsätze (11, 12) jeweils je ein erstes Element (13, 14), je ein zweites Element (15, 16) und je ein drittes Element (17, 18) umfassen, wobei ein erstes (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D) und ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (24) der Elektromaschine (10) mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') in Verbindung steht, - wobei die zweite Antriebswelle (20; 20') drehfest mit dem ersten Element (14) des zweiten Planetenradsatzes (12) verbunden ist, - wobei das dritte Element (18) des zweiten Planetenradsatzes (12) festgesetzt ist, - wobei die Abtriebswelle (21; 21') über das erste Schaltelement (A) drehfest mit dem zweiten Element (16) des zweiten Planetenradsatzes (12) in Verbindung bringbar und mittels des zweiten Schaltelements (B) drehfest mit der ersten Antriebswelle (19; 19') verbindbar ist, - wobei die erste Antriebswelle (19; 19') über das dritte Schaltelement (C) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') in Verbindung bringbar ist, - wobei die zweite Antriebswelle (20; 20') mittels des vierten Schaltelements (D) drehfest mit der Abtriebswelle (21; 21') verbindbar ist, - wobei bei dem ersten Planetenradsatz (11) eine erste Koppelung des ersten Elements (13) des ersten Planetenradsatzes (11) mit einem drehfesten Bauelement, eine zweite Koppelung des zweiten Elements (15) des ersten Planetenradsatzes (11) mit der ersten Antriebswelle (19; 19') sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements (17) des ersten Planetenradsatzes (11) mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') besteht, wobei von diesen drei Koppelungen zwei als permanent drehfeste Verbindung vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des fünften Schaltelements (E) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das vierte Schaltelement (D) zu einer Schalteinrichtung (27) zusammengefasst sind, welcher ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement (A) und andererseits das vierte Schaltelement (D) betätigbar ist.
  2. Getriebe (4; 4‘‘‘; 4VII; 4X) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (15) des ersten Planetenradsatzes (11) drehfest mit der ersten Antriebswelle (19; 19') verbunden ist und das dritte Element (17) des ersten Planetenradsatzes (11) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') in Verbindung steht, wohingegen das erste Element (13) des ersten Planetenradsatzes (11) über das fünfte Schaltelement (E) an dem drehfesten Bauelement festsetzbar ist.
  3. Getriebe (4; 4‘‘‘; 4VII; 4X) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (C) im betätigten Zustand das zweite Element (15) und das dritte Element (17) des ersten Planetenradsatzes (11) drehfest miteinander verbindet oder das erste Element und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung bringt oder das erste Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet.
  4. Getriebe (4'; 4IV; 4V; 4VIII; 4XI; 4XII) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (13) des ersten Planetenradsatzes (11) festgesetzt ist und das zweite Element (15) des ersten Planetenradsatzes (11) drehfest mit der ersten Antriebswelle (19; 19') in Verbindung steht, wohingegen das dritte Element (17) des ersten Planetenradsatzes (11) mittels des fünften Schaltelements (E) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') verbindbar ist.
  5. Getriebe (4"; 4VI; 4IX; 4XIII) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (13) des ersten Planetenradsatzes (11) festgesetzt ist und das dritte Element (17) des ersten Planetenradsatzes (11) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') in Verbindung steht, wohingegen das zweite Element (15) des ersten Planetenradsatzes (11) über das fünfte Schaltelement (E) drehfest mit der ersten Antriebswelle (19; 19') verbindbar ist.
  6. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich - ein erster Gang (V1) zwischen der ersten Antriebswelle (19; 19') und der Abtriebswelle (21; 21') durch Betätigen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), - ein zweiter Gang (V2) zwischen der ersten Antriebswelle (19; 19') und der Abtriebswelle (21; 21') durch Schließen des ersten (A) und des fünften Schaltelements (E), - ein dritter Gang zwischen der ersten Antriebswelle (19; 19') und der Abtriebswelle (21; 21') in einer ersten Variante (V3.1) durch Schließen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), in einer zweiten Variante (V3.2) durch Schließen des zweiten (B) und des vierten Schaltelements (D), in einer dritten Variante (V3.3) durch Schließen des zweiten (B) und des fünften Schaltelements (E), in einer vierten Variante (V3.4) durch Betätigen des dritten (C) und des vierten Schaltelements (D) sowie in einer fünften Variante (V3.5) durch Betätigen des zweiten (B) und des dritten Schaltelements (C), - sowie ein vierter Gang (V4) zwischen der ersten Antriebswelle (19; 19') und der Abtriebswelle (21; 21') durch Schließen des vierten (D) und des fünften Schaltelements (E) ergibt.
  7. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich - ein erster Gang (E1) zwischen der zweiten Antriebswelle (20; 20') und der Abtriebswelle (21; 21') durch Schließen des ersten Schaltelements (A) - sowie ein zweiter Gang (E2) zwischen der zweiten Antriebswelle (20; 20') und der Abtriebswelle (21; 21') durch Betätigen des vierten Schaltelements (D) ergibt.
  8. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  9. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (11, 12) als Minus-Planetensatz ausgeführt ist, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (13, 14) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (15, 16) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (17, 18) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (11, 12) als Plus-Planetensatz ausgeführt ist, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (13, 14) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (15, 16) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element (17, 18) des jeweiligen Planetenradsatzes (11, 12) um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  11. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) der Elektromaschine (10) starr mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') verbunden ist oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle (20; 20') in Verbindung steht.
  12. Getriebe (4‘‘‘; 4IV; 4V; 4VI; 4X; 4XI; 4XII; 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem eine weitere Elektromaschine (28) vorgesehen ist, deren Rotor (30) starr mit der ersten Antriebswelle (19; 19') verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit der ersten Antriebswelle (19; 19') gekoppelt ist.
  13. Getriebe (4V; 4XII) nach Anspruch 4 und nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (30) der weiteren Elektromaschine (28) drehfest mit dem dritten Element (17) des ersten Planetenradsatzes (11) verbunden ist.
  14. Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) zu einer Schalteinrichtung (26) zusammengefasst sind, welcher ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement (B) und andererseits das dritte Schaltelement (C) betätigbar ist.
  15. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1; 1') für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (4 bis 4XIII) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4 bis 4XIII) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das dritte Schaltelement (C) oder lediglich das fünfte Schaltelement (E) geschlossen wird.
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