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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist ferner bereits aus der
EP 1 416 193 B1 bekannt. Die Getriebeeinrichtung umfasst ein Gehäuse und ein Planetengetriebe, welches einen in dem Gehäuse aufgenommenen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Planetenträger und einem ersten Hohlrad aufweist. Des Weiteren umfasst das Planetengetriebe einen in dem Gehäuse aufgenommenen zweiten Planetenradsatz, welcher ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad aufweist. Das Planetengetriebe umfasst darüber hinaus eine interne Welle des Planetengetriebes, über welche das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist. Das Planetengetriebe weist darüber hinaus eine Antriebswelle auf, über welche Drehmomente in das Planetengetriebe eingeleitet werden können. Die Antriebswelle wird auch als Eingangswelle bezeichnet. Das Planetengetriebe umfasst ein erstes Schaltelement, mittels welchem die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Hohlrad verbindbar ist. Außerdem weist das Planetengetriebe ein zweites Schaltelement auf, mittels welchem die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbindbar ist. Somit kann die Antriebswelle mittels des ersten Schaltelements und mittels des zweiten Schaltelements wahlweise sowie beispielsweise abwechselnd mit dem ersten Hohlrad und mit dem ersten Sonnenrad verbunden werden. Das Planetengetriebe umfasst darüber hinaus eine drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbundene Abtriebswelle, über welches Drehmomente von dem Planetengetriebe bereitstellbar beziehungsweise aus dem Planetengetriebe ausleitbar sind.
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Aus der gattungsgemäßen
JP 2008 - 143 242 A ist eine Getriebeeinrichtung bekannt, die darüber hinaus eine elektrische Maschine aufweist, mittels welcher Drehmomente bereitstellbar sind, welche über das zweite Sonnenrad in das Planetengetriebe einleitbar sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebeeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Getriebeeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart darzustellen, dass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit der Getriebeeinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs realisierbar ist, ist auf prinzipiell bekannte Weise eine elektrische Maschine vorgesehen, mittels welcher Drehmomente bereitstellbar sind, welche über das zweite Sonnenrad in das Planetengetriebe einleitbar sind. Dies bedeutet, dass das Sonnenrad mittels der elektrischen Maschine, insbesondere mittels eines Rotors der elektrischen Maschine, antreibbar ist, sodass beispielsweise die elektrische Maschine, insbesondere der Rotor, zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem zweiten Sonnenrad koppelbar oder vorzugsweise gekoppelt ist. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger, das erste Hohlrad, das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind beispielsweise jeweilige Komponenten des Planetengetriebes beziehungsweise werden auch als Komponenten des Planetengetriebes bezeichnet. Bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der elektrischen Maschine zu dem und insbesondere in das Planetengetriebe ist vorzugsweise das zweite Sonnenrad bezogen auf die Komponenten die erste Komponente, auf die die von der elektrischen Maschine, insbesondere über ihren Rotor, bereitgestellten und entlang des Drehmomentenflusses von der elektrischen Maschine zu dem und insbesondere in das Planetengetriebe verlaufenden beziehungsweise geleiteten Drehmomente übertragen werden, sodass insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe mittels der elektrischen Maschine, insbesondere mittels des Rotors der elektrischen Maschine, angetrieben wird, die von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmomente bezogen auf die Komponenten des Planetengetriebes zuerst auf das zweite Sonnenrad und gegebenenfalls erst danach auf die von dem zweiten Sonnenrad unterschiedlichen, anderen Komponenten oder auf zumindest eine der anderen Komponenten übertragen werden beziehungsweise wirken.
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Das Planetengetriebe wird dabei beispielsweise derart von der elektrischen Maschine angetrieben, dass die von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmomente in das Planetengetriebe eingeleitet werden. Mittels der elektrischen Maschine ist beispielsweise wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs antreibbar. Insbesondere sind beispielsweise mehrere Räder des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine antreibbar. Somit kann beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch angetrieben werden.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung, insbesondere das Planetengetriebe, ein drittes Schaltelement aufweist, mittels welchem das erste Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbindbar ist. Die Komponenten, das Gehäuse, die auch als Eingangswelle bezeichnete Antriebswelle sowie die auch als Ausgangswelle bezeichnete erste Abtriebswelle sind beispielsweise jeweilige Bauelemente der Getriebeeinrichtung beziehungsweise werden auch als Bauelemente bezeichnet. Die Komponenten, die erste Abtriebswelle und die Antriebswelle sind beispielsweise jeweilige Bauteile der Getriebeeinrichtung beziehungsweise werden auch als Bauteile bezeichnet. Das jeweilige Bauteil ist beispielsweise insbesondere dann um eine beispielsweise auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, wenn das jeweilige Bauteil nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden, das heißt nicht drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist. Ferner ist es denkbar, dass beispielsweise jeweils wenigstens zwei der Bauelemente relativ zueinander insbesondere um die Hauptdrehachse drehbar sind, wenn die jeweiligen zwei Bauelemente nicht drehfest miteinander verbunden sind.
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Unter dem Merkmal, dass das zweite Hohlrad über die interne Welle des Planetengetriebes drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das zweite Hohlrad über die interne Welle permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist. Hierzu ist beispielsweise die interne Welle, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Hohlrad, und, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden. Unter dem Merkmal, dass die erste Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die erste Abtriebswelle permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist. Unter der beziehungsweise einer solchen permanent drehfesten Verbindung zwischen wenigstens zwei der Bauelemente und vorliegend beispielsweise zwischen dem zweiten Hohlrad und dem ersten Planetenträger beziehungsweise zwischen dem zweiten Planetenträger und der ersten Abtriebswelle kann insbesondere verstanden werden, dass die permanent drehfest miteinander verbundenen Bauelemente stets beziehungsweise dauerhaft, das heißt permanent drehfest miteinander verbunden sind, sodass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, mittels welchem die permanent drehfeste Verbindung zwischen den Bauelementen abwechselnd aufgehoben und hergestellt werden könnte, sondern die permanent drehfeste Verbindung ist stets vorgesehen. Im Gegensatz dazu ermöglicht es das jeweilige Schaltelement, die jeweilige drehfeste Verbindung beziehungsweise Kopplung wahlweise und reversibel, das heißt zerstörungsfrei, mehrmals aufeinanderfolgend abwechselnd herzustellen und wieder zu lösen, sodass die drehfeste Verbindung beziehungsweise die drehfeste Kopplung bedarfsgerecht hergestellt oder gelöst werden kann.
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Das erste Schaltelement ist dabei beispielsweise zwischen einem ersten Verbindungszustand und einem ersten Freigabezustand umschaltbar. Der erste Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer ersten Verbindungsstellung, wobei der erste Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer ersten Freigabestellung korrespondiert. Das erste Schaltelement ist dabei, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der ersten Verbindungsstellung und der ersten Freigabestellung bewegbar. In dem ersten Verbindungszustand ist die Antriebswelle mittels des ersten Schaltelements drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden, sodass sich die Antriebswelle insbesondere auch dann nicht, insbesondere um die Hauptdrehachse, relativ zu dem ersten Hohlrad drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird, das heißt wenn Drehmomente in das Planetengetriebe eingeleitet werden. In dem ersten Freigabezustand jedoch gibt das erste Schaltelement die Antriebswelle für eine Drehung relativ zu dem ersten Hohlrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich das erste Schaltelement insbesondere dann, insbesondere um die Hauptdrehachse, relativ zu der Antriebswelle dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Demzufolge ist beispielsweise das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Verbindungszustand und einem zweiten Freigabezustand umschaltbar. Der zweite Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Verbindungsstellung, wobei der zweite Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer zweiten Freigabestellung korrespondiert. Dabei ist das zweite Schaltelement beispielsweise, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der zweiten Verbindungsstellung und der zweiten Freigabestellung bewegbar. In dem zweiten Verbindungszustand ist beispielsweise die Antriebswelle mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden, sodass sich die Antriebswelle insbesondere auch dann nicht, insbesondere um die Hauptdrehachse, relativ zu dem ersten Sonnenrad dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem zweiten Freigabezustand jedoch gibt das zweite Schaltelement die Antriebswelle für eine Drehung relativ zu dem Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich die Antriebswelle insbesondere dann relativ zu dem ersten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Entsprechend dazu ist das dritte Schaltelement beispielsweise zwischen einem dritten Verbindungszustand und einem dritten Freigabezustand umschaltbar. Der dritte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer dritten Verbindungsstellung, wobei der dritte Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer dritten Freigabestellung korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das dritte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen der dritten Verbindungsstellung und der dritten Freigabestellung bewegbar. In dem dritten Verbindungszustand ist beispielsweise das erste Sonnenrad mittels des dritten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden, sodass sich das erste Sonnenrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem dritten Freigabezustand jedoch gibt das dritte Schaltelement das erste Sonnenrad für eine Drehung relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich beispielsweise insbesondere dann das erste Sonnenrad relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Die jeweiligen Drehmomente, welche über die Antriebswelle beziehungsweise über das zweite Sonnenrad in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, werden auch als Antriebsdrehmomente oder Antriebsmomente bezeichnet. Die Drehmomente, welche von dem Planetengetriebe über die erste Abtriebswelle bereitgestellt werden können, werden auch als Abtriebsmomente oder Abtriebsdrehmomente bezeichnet. Beispielsweise weist das Planetengetriebe, insbesondere in wenigstens einem Zustand, insbesondere Schaltzustand, eine Übersetzung auf, welche beispielsweise betragsmäßig von eins unterschiedlich ist. Hierdurch wird beispielsweise das jeweilige Antriebsmoment in ein jeweiliges, von dem jeweiligen Antriebsmoment unterschiedliches Abtriebsmoment umgewandelt. Mit anderen Worten weist beispielsweise das jeweilige Antriebsmoment einen ersten Wert auf, wobei dadurch, dass das jeweilige Antriebsmoment mittels der Übersetzung beziehungsweise mittels des Planetengetriebes umgewandelt wird, das jeweilige Abtriebsmoment, welches aus dem jeweiligen Antriebsmoment resultiert, beispielsweise einen von dem ersten Wert unterschiedlichen zweiten Wert aufweist. Das Planetengetriebe kann dabei das jeweilige Abtriebsmoment über die erste Abtriebswelle bereitstellen.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine den Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor von dem Stator antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse der elektrischen Maschine relativ zu dem Stator drehbar ist. Die Maschinendrehachse verläuft beispielsweise parallel zur Hauptdrehachse, wobei die Maschinendrehachse mit der Hauptdrehachse zusammenfallen kann. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Rotor zumindest mittelbar, insbesondere direkt, permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist.
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Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Planetengetriebe eine zweite Abtriebswelle aufweist, über welche beispielsweise das Planetengetriebe Drehmomente, insbesondere Abtriebsdrehmomente, bereitstellen kann. Des Weiteren umfasst die Getriebeeinrichtung eine Übersetzungsstufe, über welche die erste Abtriebswelle mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt oder koppelbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung ist es möglich, auf besonders kompakte und effiziente Weise mehrere, insbesondere schaltbare, Gänge zu realisieren, sodass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisiert werden kann. Insbesondere können beispielsweise sechs Gänge, insbesondere Vorwärtsgänge, realisiert werden, wobei die sechs Gänge beispielsweise verbrennungsmotorische Gänge, insbesondere Vorwärtsgänge, sind. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Kraftfahrzeug über die sechs verbrennungsmotorischen Gänge, insbesondere Vorwärtsgänge, mittels einer insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmaschine angetrieben und dadurch vorwärts gefahren werden kann. Außerdem ist es beispielsweise möglich, wenigstens oder genau drei elektrische Gänge sowie diverse stufenlose Fahrbereiche darzustellen. Darüber hinaus kann eine besonders große Spreizung erreicht werden. Hierzu reicht beispielsweise der Einsatz von zwei oder drei Einfach-Planetenradsätzen und beispielsweise fünf Schaltelementen aus.
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Insbesondere können sechs Gänge, insbesondere Vorwärtsgänge, als Hybridgänge realisiert werden, wobei eine Spreizung von beispielsweise 5,8 darstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich können die genannten drei elektrischen Gänge als virtuelle Gänge geschaffen werden. Außerdem ist es möglich, die Getriebeeinrichtung, insbesondere das Planetengetriebe, als stufenloses Getriebe mit einer elektrisch variablen Übersetzung, das heißt als EVT-Getriebe, zu betreiben, um beispielsweise das EVT-Getriebe als Anfahr-EVT-Getriebe zu realisieren, über welches das Kraftfahrzeug, insbesondere mittels der elektrischen Maschine, besonders vorteilhaft angefahren werden kann. Des Weiteren ist es möglich, dass die Planetenradsätze als Einfach-Planetenradsätze ausgebildet sind, wodurch die Komplexität und die Kosten der Getriebeeinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.
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Um beispielsweise eine besonders vorteilhafte Schaltbarkeit und in der Folge eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisieren zu können, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein viertes Schaltelement vorgesehen, mittels welchem das erste Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist. Dabei ist das vierte Schaltelement beispielsweise zwischen einem vierten Verbindungszustand und einem vierten Freigabezustand umschaltbar. Der vierte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer vierten Verbindungsstellung, wobei beispielsweise der vierte Freigabezustand mit wenigstens einer vierten Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das vierte Schaltelement zwischen der vierten Verbindungsstellung und der vierten Freigabestellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegt werden. In dem vierten Verbindungszustand ist das erste Hohlrad mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse verbunden und somit drehfest an dem Gehäuse festgelegt, sodass sich das erste Hohlrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem vierten Freigabezustand jedoch gibt das vierte Schaltelement das erste Hohlrad für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich beispielsweise das erste Hohlrad insbesondere dann, insbesondere um die Hauptdrehachse, relativ zu dem Gehäuse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein durch die interne Welle des Planetengetriebes bewirktes Verbinden von von dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad unterschiedlichen Radsatzelementen oder Schaltelementen der Getriebeeinrichtung unterbleibt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die interne Welle keine weiteren Radsatzelemente oder Schaltelemente miteinander verbindet, sodass über die interne Welle lediglich beziehungsweise ausschließlich das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist. Dadurch kann die Komplexität besonders gering gehalten werden, sodass sich auf effiziente und bauraumgünstige Weise eine vorteilhafte Fahrbarkeit realisieren lässt.
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In weiterer besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist die Übersetzungsstufe als ein dritter Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad aufweist. Dabei ist der dritte Planetenträger drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden oder verbindbar. Durch die Verwendung des dritten Planetenradsatzes können auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise wenigstens ein oder mehrere vorteilhafte Übersetzungen geschaffen werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit darstellen lässt. Im Rahmen der Erfindung ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der dritte Planetenradsatz kein Bestandteil des Planetengetriebes ist, sodass der dritte Planetenradsatz beispielsweise ein von dem Planetengetriebe unterschiedliche und bezüglich des Planetengetriebes externe Baueinheit ist, wobei der dritte Planetenradsatz in dem Gehäuse aufgenommen sein kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass der dritte Planetenradsatz von dem Planetengetriebe über den zweiten Planetenträger angetrieben werden kann, sodass beispielsweise das Planetengetriebe über den zweiten Planetenträger Drehmomente bereitstellen kann, die zu dem und insbesondere auf den dritten Planetenradsatz und dabei insbesondere zu dem beziehungsweise auf den dritten Planetenträger übertragen werden können. Der jeweilige Planetenträger wird auch als Steg bezeichnet.
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Um eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dritte Hohlrad drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden oder verbindbar ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dritte Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden oder verbindbar ist, wodurch auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Übersetzung oder mehrere vorteilhafte Übersetzungen realisiert werden können.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein insbesondere als Zahnrad ausgebildetes Abtriebsrad vorgesehen ist, über welches beispielsweise die Getriebeeinrichtung Drehmomente zum Antreiben wenigstens eines Rades oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Hierzu ist das Abtriebsrad beispielsweise drehfest mit wenigstens einer der Abtriebswellen verbunden. Um dabei den Bauraumbedarf, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung, besonders gering halten zu können, ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung der dritte Planetenradsatz auf das Abtriebsrad, der erste Planetenradsatz auf den dritten Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz auf den ersten Planetenradsatz folgt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Abtriebsrad und die Planetenradsätze in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung in der folgenden Reihenfolge nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind: Abtriebsrad, dritter Planetenradsatz, erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz. Dabei fällt die axiale Richtung der Getriebeeinrichtung beispielsweise mit der Hauptdrehachse zusammen. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die drei Planetenradsätze koaxial zueinander und dabei aufeinanderfolgend angeordnet sind. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine den ersten Planetenradsatz und/oder den zweiten Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgibt. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz, insbesondere in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in der elektrischen Maschine aufgenommen sind. Somit sind beispielsweise der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in radialer Richtung der Getriebeeinrichtung nach außen hin durch die elektrische Maschine überdeckt. Die radiale Richtung verläuft dabei senkrecht zur axialen Richtung.
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Bei einer weiterer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung der erste Planetenradsatz auf das Abtriebsrad, der zweite Planetenradsatz auf den ersten Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz auf den zweiten Planetenradsatz folgt, wobei die elektrische Maschine den dritten Planetenradsatz zumindest teilweise umgibt. Mit anderen Worten ist es dabei vorgesehen, dass die Planetenradsätze und das Abtriebsrad in der folgenden Reihenfolge in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind: Abtriebsrad, erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz. Dabei ist der dritte Planetenradsatz in axialer Richtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in der elektrischen Maschine angeordnet, sodass beispielsweise der dritte Planetenradsatz in radialer Richtung der Getriebeeinrichtung nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die elektrische Maschine überdeckt ist. Dadurch kann der Bauraumbedarf der Getriebeeinrichtung, insbesondere in axialer Richtung, besonders gering gehalten werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Übersetzungsstufe an ein Übersetzungsstufen-Schaltelement angebunden, welches zu einer Schaltung der Übersetzungsstufe vorgesehen ist. Das Übersetzungsstufen-Schaltelement ermöglicht eine Einstellung von zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen über die Übersetzungsstufe.
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Vorteilhaft ist die Übersetzungsstufe an genau ein Schaltelement, nämlich das Übersetzungsstufen-Schaltelement, angebunden.
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Vorteilhaft ist der dritte Planetenradsatz, der ja eine Ausgestaltungsform der Übersetzungsstufe darstellt, an das Übersetzungsstufen-Schaltelement angebunden. Das Übersetzungsstufen-Schaltelement ist zur Abkopplung des dritten Planetenradsatzes von einem von einer Antriebsmaschine zu einem Achsgetriebe verlaufenden Drehmomentenflusses ausgebildet. Mit dem Ausdruck der Abkopplung von dem Drehmomentenfluss ist gemeint, dass in einer ersten Schaltstellung des Übersetzungsstufen-Schaltelements ein Drehmomentenfluss zwischen unterschiedlichen Elementen des dritten Planetenradsatzes erfolgt und in einer zweiten Schaltstellung des Übersetzungsstufen-Schaltelementes kein Drehmomentenfluss zwischen unterschiedlichen Elementen des dritten Planetenradsatzes erfolgt. In der zweiten Schaltstellung ist der dritte Planetenradsatz vom Drehmomentenfluss zwischen Antriebsmaschine und Achsgetriebe abgekoppelt.
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Bei der Antriebsmaschine handelt es sich beispielsweise um die elektrische Maschine oder um eine zusätzlich zur elektrischen Maschine vorgesehene Antriebsmaschine, welche beispielsweise als weitere elektrische Maschine oder aber als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein kann. Die jeweilige Antriebsmaschine kann Drehmomente bereitstellen, welche beispielsweise über das Planetengetriebe und/oder den dritten Planetenradsatz auf das Achsgetriebe, das Bestandteil der Getriebeeinrichtung sein kann, übertragen werden können. Die von der Antriebsmaschine bereitgestellten Drehmomente werden dabei entlang des zuvor genannten Drehmomentenflusses von der jeweiligen Antriebsmaschine auf das Achsgetriebe übertragen. Das Übersetzungsstufen-Schaltelement ist dabei beispielsweise zwischen einem fünften Verbindungszustand und einem fünften Freigabezustand umschaltbar. Der fünfte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer fünften Verbindungsstellung, wobei der fünfte Freigabezustand mit wenigstens einer fünften Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das Übersetzungsstufen-Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der fünften Verbindungsstellung und der fünften Freigabestellung bewegt werden. In dem fünften Verbindungszustand ist der dritte Planetenradsatz mittels des Übersetzungsstufen-Schaltelements an den Drehmomentenfluss von der Antriebsmaschine zum Achsgetriebe gekoppelt, sodass beispielsweise der dritte Planetenradsatz über das Übersetzungsstufen-Schaltelement in den Drehmomentenfluss von der Antriebsmaschine zu dem Achsgetriebe eingebunden beziehungsweise integriert ist. In dem fünften Freigabezustand jedoch ist der dritte Planetenradsatz mittels des Übersetzungsstufen-Schaltelements von dem Drehmomentenfluss von der Antriebsmaschine zum Achsgetriebe abgekoppelt, sodass die von der Antriebsmaschine bereitgestellten Drehmomente, welche entlang des Drehmomentenflusses von der Antriebsmaschine auf das Achsgetriebe übertragen werden, nicht über den dritten Planetenradsatz geleitet werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Abtriebswelle über wenigstens einen Zahneingriff permanent mit einem beziehungsweise mit dem Achsgetriebe der Getriebeeinrichtung gekoppelt, wodurch auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit dargestellt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist die erste Abtriebswelle über genau einen Zahneingriff permanent mit dem Achsgetriebe gekoppelt.
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Das Achsgetriebe kann somit Bestandteil der Getriebeeinrichtung sein und ist beispielsweise einer Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet, wobei die Achse wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder aufweist. Die Räder sind über das Achsgetriebe und über das Planetengetriebe von der elektrischen Maschine beziehungsweise von zumindest einer der Antriebsmaschinen oder von den Antriebsmaschinen antreibbar. Das Achsgetriebe ist dabei ein Differentialgetriebe, welches auch als Differential bezeichnet wird. Das Achsgetriebe ist beispielsweise als Kegelraddifferential ausgebildet. Das Achsgetriebe, insbesondere dessen Funktion, ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Insbesondere kommt dem Achsgetriebe zumindest die Funktion zu, bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern der Achse zuzulassen, sodass sich beispielsweise das kurvenäußere Rad mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad drehen kann.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Getriebeeinrichtung ein Stirnradteilgetriebe aufweist, welches ein als Festrad ausgebildetes erstes Zahnrad und ein als Fest- oder Losrad ausgebildetes zweites Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad mit einer Welle des zweiten Planetenträgers gekoppelt ist, und wobei das zweite Zahnrad mit einer Welle des zweiten Sonnenrades gekoppelt oder koppelbar ist. Das jeweilige Zahnrad ist somit beispielsweise auf einer jeweiligen Getriebewelle angeordnet. Ist das jeweilige Zahnrad beispielsweise als Festrad ausgebildet, so ist das jeweilige Zahnrad permanent drehfest mit der jeweiligen Getriebewelle verbunden. Ist das jeweilige Zahnrad jedoch beispielsweise als Losrad ausgebildet, so ist das jeweilige Zahnrad beziehungsweise Losrad drehfest mit der jeweiligen Getriebewelle koppelbar. Hierzu ist dem Losrad beispielsweise ein Kopplungselement zugeordnet, welches zwischen einem Kopplungszustand und einem Lösezustand umschaltbar ist. In dem Kopplungszustand ist das Losrad über das Kopplungselement drehfest mit der Getriebewelle verbunden, sodass Drehmomente zwischen dem Losrad und der Getriebewelle übertragen werden können. In dem Lösezustand jedoch gibt das Kopplungselement das Losrad für eine Drehung relativ zu der Getriebewelle frei, sodass sich das Losrad relativ zu der Getriebewelle drehen kann und sodass keine Drehmomente zwischen dem Losrad und der Getriebewelle übertragen werden können.
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Die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung kann insbesondere als Mehrstufengetriebe auf Basis der gekoppelten Planetenradsätze ausgeführt werden, wobei die Verlustleistung besonders gering gehalten werden kann. Insbesondere können beispielsweise sechs Vorwärtsgänge realisiert werden, welche verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge sein können, da beispielsweise das Kraftfahrzeug über die sechs verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben und dabei vorwärts gefahren werden kann.
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Unter dem Merkmal, dass die erste Abtriebswelle über die Übersetzungsstufe mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die erste Abtriebswelle über die Übersetzungsstufe permanent, insbesondere drehmomentübertragend, mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, sodass permanent zwischen den Abtriebswellen Drehmomente übertragen werden können. Wird somit beispielsweise eine der Abtriebswellen gedreht, so wird stets die andere Abtriebswelle über die Übersetzungsstufe von der einen Abtriebswelle angetrieben, sodass die andere Abtriebswelle mit der einen Abtriebswelle mitgedreht wird.
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Unter dem Merkmal, dass die erste Abtriebswelle über die Übersetzungsstufe mit der zweiten Abtriebswelle koppelbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das Übersetzungsstufen-Schaltelement zu dieser Koppelbarkeit vorgesehen ist. Dabei kann beispielsweise das Übersetzungsstufen-Schaltelement zwischen der fünften Verbindungsstellung und der fünften Freigabestellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegt werden. In dem fünften Verbindungszustand ist die erste Abtriebswelle mittels des Übersetzungsstufen-Schaltelements über die Übersetzungsstufe drehmomentübertragend mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt, sodass dann, wenn eine der Abtriebswellen angetrieben und dabei beispielsweise um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, Drehmomente von der einen Abtriebswelle über das Schaltelement und über die Übersetzungsstufe auf die andere Abtriebswelle übertragen werden und beispielsweise die jeweilige andere Abtriebswelle über die Übersetzungsstufe und das Übersetzungsstufen-Schaltelement von der einen Abtriebswelle angetrieben wird. In dem fünften Freigabezustand jedoch ist beispielsweise die erste Abtriebswelle von der zweiten Abtriebswelle entkoppelt beziehungsweise umgekehrt, sodass beispielsweise dann, wenn sich das Übersetzungsstufen-Schaltelement in dem fünften Freigabezustand befindet und eine der Abtriebswellen angetrieben wird, ein über die Übersetzungsstufe und das Übersetzungsstufen-Schaltelement erfolgendes und von der einen Abtriebswelle bewirktes Antreiben der jeweils anderen Abtriebswelle unterbleibt. Somit können die Abtriebswellen mittels des Übersetzungsstufen-Schaltelements bedarfsgerecht miteinander gekoppelt und voneinander entkoppelt werden.
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Unter dem Merkmal, dass der dritte Planetenträger drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass der dritte Planetenträger permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträge verbunden ist. Unter dem Merkmal, dass der dritte Planetenträger drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbindbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise ein siebtes Schaltelement vorgesehen ist, welches beispielsweise zwischen einem siebten Verbindungszustand und einem siebten Freigabezustand umschaltbar ist. Der siebte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer siebten Verbindungsstellung, wobei der siebte Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer siebten Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das siebte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der siebten Verbindungsstellung und der siebten Freigabestellung bewegt werden. In dem siebten Verbindungszustand ist der dritte Planetenträger mittels des siebten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden, sodass sich der dritte Planetenträger insbesondere auch dann nicht relativ zu dem zweiten Planetenträger, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem siebten Freigabezustand jedoch gibt das siebte Schaltelement den dritten Planetenträger für eine Drehung relativ zu dem zweiten Planetenträger, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich beispielsweise insbesondere dann der dritte Planetenträger relativ zu dem zweiten Planetenträger, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Unter dem Merkmal, dass das dritte Hohlrad drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das dritte Hohlrad permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist. Unter dem Merkmal, dass das dritte Hohlrad drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbindbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise ein achtes Schaltelement vorgesehen ist, welches beispielsweise zwischen einem achten Verbindungszustand und einem achten Freigabezustand umschaltbar ist. Der achte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer achten Verbindungsstellung, wobei der achte Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer achten Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das achte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen dem achten Verbindungszustand und dem achten Freigabezustand bewegt werden. In dem achten Verbindungszustand ist das dritte Hohlrad mittels des achten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden, sodass sich das dritte Hohlrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem achten Freigabezustand jedoch gibt das achte Schaltelement das dritte Hohlrad für eine Drehung relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich das dritte Hohlrad insbesondere dann relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Unter dem Merkmal, dass das dritte Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das dritte Sonnenrad permanent drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, sodass das dritte Sonnenrad permanent drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist. Unter dem Merkmal, dass das dritte Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise ein neuntes Schaltelement vorgesehen ist, welches beispielsweise zwischen einem neunten Verbindungszustand und einem neunten Freigabezustand umgeschaltet werden kann. Der neunte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer neunten Verbindungsstellung, wobei der neunte Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer neunten Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das neunte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen der neunten Verbindungsstellung und der neunten Freigabestellung bewegt werden. In dem neunten Verbindungszustand ist das dritte Sonnenrad mittels des neunten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass sich das dritte Sonnenrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, drehen kann beziehungsweise dreht, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem neunten Freigabezustand jedoch gibt das neunte Schaltelement das dritte Sonnenrad für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich insbesondere dann das dritte Sonnenrad relativ zu dem Gehäuse, insbesondere um die Hauptdrehachse, drehen kann beziehungsweise dreht, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Unter dem Merkmal, dass das zweite Zahnrad mit der Welle des zweiten Sonnenrads gekoppelt ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das zweite Zahnrad mit der Welle des zweiten Sonnenrads permanent drehfest verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Unter dem Merkmal, dass das zweite Zahnrad mit der Welle des zweiten Sonnenrads koppelbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise ein zehntes Schaltelement vorgesehen ist, welches beispielsweise zwischen einem zehnten Verbindungszustand und einem zehnten Freigabezustand umschaltbar ist. Der zehnte Verbindungszustand korrespondiert beispielsweise mit wenigstens einer zehnten Verbindungsstellung, wobei der zehnte Freigabezustand beispielsweise mit wenigstens einer zehnten Freigabestellung korrespondiert. Dabei kann beispielsweise das zehnte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen der zehnten Verbindungsstellung und der zehnten Freigabestellung bewegt werden. In dem zehnten Verbindungszustand ist das zweite Zahnrad mittels des zehnten Schaltelements drehfest mit der Welle des zweiten Sonnenrads und somit beispielsweise mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt beziehungsweise verbunden, sodass sich beispielsweise auch dann nicht das zweite Zahnrad relativ zu der Welle des zweiten Sonnenrads beziehungsweise relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem zehnten Freigabezustand jedoch gibt beispielsweise das zehnte Schaltelement das zweite Zahnrad für eine Drehung relativ zu der Welle beziehungsweise relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, frei, sodass sich insbesondere dann das zweite Zahnrad relativ zu der Welle beziehungsweise relativ zu dem zweiten Sonnenrad, insbesondere um die Hauptdrehachse, dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird.
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Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest eines der Schaltelemente oder mindestens zwei der Schaltelemente oder alle Schaltelemente als formschlüssiges Schaltelement beziehungsweise formschlüssige Schaltelemente und dabei insbesondere als Klaue beziehungsweise Klauenkupplung ausgebildet ist beziehungsweise sind, um eine besonders wirkungsgradgünstige drehfeste Verbindung zu realisieren. Das jeweilige formschlüssige Schaltelement kann dabei mit oder ohne Synchronisiereinheit ausgestattet sein, um weitere Verlustreduktion zu realisieren. Ferner ist es denkbar, dass das jeweilige Schaltelement beispielsweise als kraft- beziehungsweise reibschlüssiges Schaltelement und dabei beispielsweise als Reib- beziehungsweise Lamellenkupplung ausgebildet ist. Insbesondere kann das jeweilige Schaltelement als eine Bremse und dabei beispielsweise als reib- beziehungsweise das kraftschlüssige Schaltelement ausgebildet sein. Darüber hinaus lassen sich beispielsweise die folgenden Vorteile mittels der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung realisieren:
- - hohe Verzahnungswirkungsgrade
- - koaxiale Anordnung
- - elektrische Maschine mit integriertem Radsatz
- - eine Schaltlogik, aufgrund derer mindestens zwei der Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet werden können
- - weitere Klauenschaltelemente beziehungsweise formschlüssige Schaltelemente durch Einsatz der elektrischen Maschine möglich
- - das Achsgetriebe kann vorne angeordnet werden
- - die inneren Schaltelemente sind sehr gut zugänglich
- - Drehmomentbelastungen der Schaltelemente sind sehr gering
- - Planetendifferenzdrehzahlen sind sehr gering
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Insbesondere kann die Getriebeeinrichtung als Hybridgetriebe ausgebildet sein, da beispielsweise da Kraftfahrzeug über die elektrische Maschine sowie alternativ oder zusätzlich über die Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden kann. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung insbesondere vorteilhaft für einen Hybridantriebsstrang verwendet werden, welcher die elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine aufweist, sodass das Kraftfahrzeug über die Getriebeeinrichtung mittels der elektrischen Maschine und mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
- 4 eine schematische Darstellung der Getriebeeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Getriebeeinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Getriebeeinrichtung 10 umfasst ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 12 und ein Planetengetriebe 14. Das Planetengetriebe 14 umfasst einen in dem Gehäuse 12 angeordneten beziehungsweise aufgenommenen ersten Planetenradsatz 16, welcher ein erstes Sonnenrad 18, einen ersten Planetenträger 20 und ein erstes Hohlrad 22 aufweist. Ferner umfasst der erste Planetenradsatz 16 wenigstens ein erstes Planetenrad 24, welches drehbar an dem Planetenträger 20 gelagert ist und einerseits mit dem Sonnenrad 18 und andererseits mit dem Hohlrad 22 kämmt. Das Planetengetriebe 14 umfasst ferner einen in dem Gehäuse 12 aufgenommenen beziehungsweise angeordneten zweiten Planetenradsatz 26, welcher ein zweites Sonnenrad 28, einen zweiten Planetenträger 30 und ein zweites Hohlrad 23 aufweist. Ferner weist der zweite Planetenradsatz 26 wenigstens ein zweites Planetenrad 34 auf, welches drehbar an dem zweiten Planetenträger 30 gelagert ist und einerseits mit dem Sonnenrad 28 und andererseits mit dem Hohlrad 32 kämmt.
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Das Planetengetriebe 14 weist darüber hinaus eine zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse 12 aufgenommene interne Welle 36 auf, über welche das zweite Hohlrad 32, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Planetenträger 20 verbunden ist. Hierzu ist beispielsweise die interne Welle 36, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 32 und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 20 verbunden. Durch diese drehfeste Verbindung des Hohlrads 32 und des Planetenträgers 20 laufen beispielsweise der Planetenträger 20 und das Hohlrad 32 insbesondere dann gemeinsam und somit als Block, insbesondere um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse 38, um, wenn das Planetengetriebe 14 angetrieben wird, das heißt wenn Drehmomente in das Planetengetriebe 14 eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass sich insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe 14 angetrieben wird, der Planetenträger 20 und das Hohlrad 32 gemeinsam und somit gleichzeitig um die Drehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 12 drehen, insbesondere dann, wenn der Planetenträger 20 und das Hohlrad 32 nicht drehfest an dem Gehäuse 12 festgelegt sind.
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Das Planetengetriebe 14 weist darüber hinaus eine auch als Eingangswelle bezeichnete Antriebswelle 40 auf, über welche auch als Antriebsmomente oder Antriebsdrehmomente bezeichnete Drehmomente in das Planetengetriebe 14 eingeleitet werden können. Eines der Antriebsmomente ist in 1 durch einen Pfeil 42 veranschaulicht. Das jeweilige Antriebsmoment wird beispielsweise von einer ersten Antriebsmaschine 44 bereitgestellt, welche beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise als Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die Antriebsmaschine 44 das jeweilige Antriebsmoment, insbesondere über eine Abtriebswelle der Antriebsmaschine 44, bereitstellen, wobei das von der Antriebsmaschine 44 bereitgestellte Antriebsmoment auf die Antriebswelle 40 übertragen werden kann.
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Dabei umfasst das Planetengetriebe 14 ein erstes Schaltelement 46, mittels welchem die Antriebswelle 40 drehfest mit dem ersten Hohlrad 22 verbindbar ist. Des Weiteren umfasst das Planetengetriebe 14 ein zweites Schaltelement 48, mittels welchem die Antriebswelle 40 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 18 verbindbar ist. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle 40 beispielsweise wahlweise mittels der Schaltelemente 46 und 48 mit dem Sonnenrad 18 und dem Hohlrad 22 verbunden werden kann, sodass beispielsweise die von der Antriebswelle 40 bereitgestellten Antriebsmomente über das Sonnenrad 18 oder aber über das Hohlrad 22 in das Planetengetriebe 14 wahlweise eingeleitet werden können.
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Das Planetengetriebe 14 weist darüber hinaus eine erste Abtriebswelle 50 auf, über welche das Planetengetriebe 14 auch als Abtriebsmomente oder Abtriebsdrehmomente bezeichnete Drehmomente bereitstellen kann. Die erste Abtriebswelle 50 ist dabei, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Planetenträger 30 verbunden, sodass das Planetengetriebe 14 das jeweilige Abtriebsmoment über den Planetenträger 30 bereitstellt und auf die erste Abtriebswelle 50 überträgt.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit zu realisieren, umfasst die Getriebeeinrichtung 10 eine beispielsweise als zweite Antriebsmaschine ausgebildete elektrische Maschine 52, mittels welcher Drehmomente in Form von zweiten Antriebsmomenten bereitstellbar sind. Hierzu umfasst die elektrische Maschine 54 beispielsweise einen Stator 56 und einen Rotor 58, welcher um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 56 drehbar ist. Insbesondere kann der Rotor 58 von dem Stator 56 angetrieben und dadurch um die Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 56 gedreht werden. Die Maschinendrehachse verläuft beispielsweise parallel zur Drehachse 38 beziehungsweise fällt mit der Drehachse 38 zusammen. Dabei ist es vorgesehen, dass die von der elektrischen Maschine 54, insbesondere über den Rotor 58, bereitgestellten zweiten Antriebsmomente über das zweite Sonnenrad 28 in das Planetengetriebe 14 einleitbar sind. Hierzu ist die elektrische Maschine 54, insbesondere der Rotor 58, zumindest mittelbar oder direkt an das zweite Sonnenrad 28 angebunden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der Rotor 58 drehfest mit dem Sonnenrad 28 verbunden oder verbindbar ist, sodass die von der elektrischen Maschine 54 über den Rotor 58 bereitgestellten zweiten Antriebsmomente über das Sonnenrad 28 in das Planetengetriebe 14 eingeleitet werden können. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Rotor 58, zumindest mittelbar, permanent drehfest mit dem Sonnenrad 28 verbunden ist.
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Außerdem umfasst die Getriebeeinrichtung 10, insbesondere das Planetengetriebe 14, ein drittes Schaltelement 60, mittels welchem das Sonnenrad 18 drehfest mit dem Sonnenrad 28 verbindbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist darüber hinaus ein viertes Schaltelement 62 vorgesehen, mittels welchem das erste Hohlrad 22 drehfest an dem Gehäuse 12 festlegbar, das heißt drehfest mit dem Gehäuse 12 verbindbar ist. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass ein durch die interne Welle 36 bewirktes Verbinden von von dem ersten Planetenträger 20 und dem zweiten Hohlrad 32 unterschiedlichen Drahtsatzelementen oder Schaltelementen unterbleibt, sodass mittels der internen Welle 36 ausschließlich beziehungsweise einzig und allein der Planetenträger 20 und das Hohlrad 32, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind.
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Darüber hinaus umfasst die Getriebeeinrichtung 10, insbesondere das Planetengetriebe 14, eine zweite Abtriebswelle 64, über welche beispielsweise das Planetengetriebe 14, insbesondere weitere, Abtriebsdrehmomente bereitstellen kann. Dabei ist eine Übersetzungsstufe 66 vorgesehen, über welche die erste Abtriebswelle 50 mit der zweiten Abtriebswelle 64 gekoppelt oder vorliegend koppelbar ist. Die Übersetzungsstufe 66 ist bei der ersten Ausführungsform als ein dritter Planetenradsatz 68 ausgebildet, welcher ein drittes Sonnenrad 70, einen dritten Planetenträger 72 und ein drittes Hohlrad 74 aufweist. Außerdem umfasst der dritte Planetenradsatz 68 wenigstens ein drittes Planetenrad 76, welches drehbar an dem Planetenträger 72 gelagert ist und einerseits mit dem Sonnenrad 70 und andererseits mit dem Hohlrad 74 kämmt. Dabei ist der dritte Planetenträger 72, insbesondere über die erste Abtriebswelle 50, permanent drehfest mit dem Planetenträger 30 verbunden. Mit anderen Worten ist beispielsweise die erste Abtriebswelle 50 permanent drehfest mit dem Planetenträger 72 und permanent drehfest mit dem Planetenträger 30 verbunden, sodass beispielsweise die von dem Planetengetriebe 14 über die Abtriebswelle 50 bereitgestellten Drehmomente über den Planetenträger 72 in den dritten Planetenradsatz 68 eingeleitet werden können.
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Bei allen Ausführungsformen ist Übersetzungsstufen-Schaltelement vorgesehen, mittels welchem die Übersetzungsstufe 66 geschaltet werden kann.
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Bei der Ausführungsform der 1 kann mit dem als ein fünftes Schaltelement 78 ausgebildeten Übersetzungsstufen-Schaltelement das Hohlrad 74 des dritten Planetenradsatzes 68 drehfest mit dem Sonnenrad 28 verbunden werden. Des Weiteren ist das Sonnenrad 70 permanent drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Darüber hinaus kann beispielsweise das Hohlrad 22 über das Schaltelement 62 drehfest mit dem Sonnenrad 70 verbunden werden. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass der dritte Planetenradsatz 68 an genau ein Schaltelement, nämlich an das Übersetzungsstufen-Schaltelement in Form des fünften Schaltelements 78, angebunden ist. Dabei ist das als das fünfte Schaltelement 78 ausgebildete Übersetzungsstufen-Schaltelement dazu ausgebildet, den dritten Planetenradsatz 68 von einem von zumindest einer der Antriebsmaschinen zu einem in 1 nicht gezeigten Achsgetriebe verlaufenden Drehmomentenfluss abzukoppeln und an den Drehmomentenfluss anzubinden.
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Die Getriebeeinrichtung 10 umfasst darüber hinaus ein insbesondere als Zahnrad, insbesondere als Stirnrad, ausgebildetes Abtriebsrad 80, über welches die Getriebeeinrichtung 10 Drehmomente zum Antreiben wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann, wobei in 1 eines dieser Drehmomente durch einen Pfeil 82 veranschaulicht ist. Dabei sind das Abtriebsrad 80 und die Planetenradsätze 16, 26 und 68 in axialer Richtung der Getriebeeinrichtung 10 in der folgenden Reihenfolge nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet: Abtriebsrad 80, dritter Planetenradsatz 68, erster Planetenradsatz 16, zweiter Planetenradsatz 26.
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Das Abtriebsrad 80 kämmt vorteilhaft mit einem nicht dargestellten Zahnrad eines Achsgetriebes, besonders vorteilhaft mit einem Antriebsrad des Achsgetriebes zur Einleitung von Drehmomenten in das Achsgetriebe.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 10. Die Getriebeeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass das Sonnenrad 70 nicht permanent drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, sondern bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Getriebeeinrichtung 10 ein sechstes Schaltelement 84, mittels welchem das Sonnenrad 70 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbindbar ist. Außerdem entfällt bei der zweiten Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform das fünfte Schaltelement 78, sodass das Hohlrad 74 permanent drehfest mit dem Sonnenrad 28 verbunden ist, insbesondere über die zweite Abtriebswelle 64. Dabei ist beispielsweise der Rotor 58 permanent drehfest mit der Abtriebswelle 64 und über diese mit dem Sonnenrad 28 sowie permanent drehfest mit dem Hohlrad 74 verbunden.
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Bei der in der 2 gezeigten zweiten Ausführungsform stellt das sechste Schaltelement 84 das Übersetzungsstufen-Schaltelement dar, mittels welchem die Übersetzungsstufe 66 geschaltet werden kann.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Getriebeeinrichtung. Bei der dritten Ausführungsform ist das dritte Sonnenrad 70 permanent drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Außerdem ist ein siebtes Schaltelement 86 vorgesehen, mittels welchem der dritte Planetenträger 72 drehfest mit dem Abtriebsrad 80 verbindbar ist, insbesondere über die Abtriebswelle 50, sodass beispielsweise der Planetenträger 72 mittels des siebten Schaltelements 86 drehfest mit der Abtriebswelle 50 verbindbar ist. Des Weiteren ist die elektrische Maschine 54, insbesondere der Rotor 58, permanent drehfest mit dem dritten Hohlrad 74 verbunden. Außerdem ist der Rotor 58 permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 28 verbunden, sodass die von der elektrischen Maschine 54 über den Rotor 58 bereitgestellten Drehmomente auf das Hohlrad 74 übertragen und über das Hohlrad 74 in den Planetenradsatz 68 eingeleitet werden, und die von der elektrischen Maschine 54 über den Rotor 58 bereitgestellten Drehmomente werden auf das Sonnenrad 28 übertragen und über dieses in das Planetengetriebe 14 eingeleitet. Während beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform die Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 permanent drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle 64 verbunden ist, da bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 zu der Abtriebswelle 64 beziehungsweise umgekehrt zwischen der Abtriebswelle 50 und der Abtriebswelle 64 kein Schaltelement angeordnet ist, ist bei der ersten Ausführungsform die Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 mittels des Schaltelements 78 mit der Abtriebswelle 64 verbindbar. Hierbei ist in dem Drehmomentenfluss von der Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 zur Abtriebswelle 64 beziehungsweise umgekehrt das Schaltelement 78 zwischen den Abtriebswellen 50 und 64 angeordnet. Dementsprechend ist bei der dritten Ausführungsform die Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 mit der Abtriebswelle 64 verbindbar beziehungsweise koppelbar, da bezogen auf den Drehmomentenfluss von der Abtriebswelle 50 über die Übersetzungsstufe 66 zur Abtriebswelle 64 beziehungsweise umgekehrt in diesem Drehmomentenfluss zwischen den Abtriebswellen 50 und 64 das siebte Schaltelement 86 angeordnet ist. Somit kann bei der dritten Ausführungsform die Abtriebswelle 64 mittels des siebten Schaltelements 86 mit der Abtriebswelle 50 drehmomentübertragend gekoppelt werden.
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Bei der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform stellt das siebte Schaltelement 86 das Übersetzungsstufen-Schaltelement dar, mittels welchem die Übersetzungsstufe 66 geschaltet werden kann.
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Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform hat die Besonderheit, dass mittels des siebten Schaltelementes 86 das Abtriebsrad 80 und somit auch ein mit dme Abtriebsrad 80 gekoppeltes Achsgetriebe komplett von dem ersten Planetenradsatz 16 und von dem zweiten Planetenradsatz 26 und von der Übersetzungsstufe 66 entkoppelt werden können.
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Schließlich zeigt 4 eine vierte Ausführungsform der Getriebeeinrichtung 10. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform, dass die Übersetzungsstufe 66 als ein Stirnradteilgetriebe 88 ausgebildet ist, welches wenigstens ein oder vorliegend mehrere Stirnradstufen 90 und 92 aufweist. Die Stirnradstufe 90 umfasst ein erstes Zahnrad 94 und ein damit kämmendes zweites Zahnrad 96, welches als Festrad ausgebildet ist und permanent drehfest mit einer Getriebewelle 98 des Stirnradteilgetriebes 88 verbunden ist. Die Stirnradstufe 92 umfasst ein drittes Zahnrad 100 und ein viertes Zahnrad 102, welches als Festrad ausgebildet ist und permanent drehfest mit der Getriebewelle 98 verbunden ist. Dabei ist das Zahnrad 94 permanent drehfest mit der Abtriebswelle 50 und über dieses permanent drehfest mit dem Planetenträger 30 verbunden. Außerdem ist ein achtes Schaltelement 104 vorgesehen, welches als Kupplung fungiert. Mittels des achten Schaltelements 104 ist das Zahnrad 100 und somit beispielsweise eine Welle, mit welcher das Zahnrad 100, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist, drehfest mit der Abtriebswelle 64 verbindbar, insbesondere über den Rotor 58.
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Das Stirnradteilgetriebe 88 umfasst ferner ein als Ritzel ausgebildetes fünftes Zahnrad 106, welches beispielsweise mit einem insbesondere als Tellerrad 108 ausgebildeten Zahnrad eines Achsgetriebes 110 der Getriebeeinrichtung 10 kämmt. Das Zahnrad 106 ist beispielsweise das Abtriebsrad 80 beziehungsweise übernimmt die Funktion des Abtriebsrads 80. Bei der vierten Ausführungsform werden die von dem Planetengetriebe 14 bereitgestellten Drehmomente über die Übersetzungsstufe 66 auf das Tellerrad 108 und somit auf das Achsgetriebe 110 übertragen, von welchem dann - wie in 4 durch Pfeile 112 veranschaulicht ist - zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs angetrieben werden können.
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Bei einer in den Fig. nicht veranschaulichten Ausführungsform ist es denkbar, dass die durch das achte Schaltelement 104 gebildete Kupplung alternativ an beziehungsweise auf der Getriebewelle 98 angeordnet ist. Dann ist beispielsweise das Zahnrad 102 nicht als Festrad, sondern als Losrad ausgebildet. Das achte Schaltelement 104 beziehungsweise die Kupplung ist dann beispielsweise ein Kopplungselement, welches zwischen einem Kopplungszustand und einem Lösezustand umgeschaltet werden kann. In dem Lösezustand des Kopplungselements ist das Zahnrad 102 in axialer Richtung der Getriebewelle 98 beziehungsweise um die axiale Richtung der Getriebewelle 98 relativ zur Getriebewelle 98 drehbar, sodass keine Drehmomente zwischen dem Zahnrad 102 und der Getriebewelle 98 übertragen werden können. In dem Kopplungszustand jedoch ist das Zahnrad 102 mittels der Kupplung beziehungsweise mittels des Kopplungselements drehfest mit der Getriebewelle 98 verbunden, sodass Drehmomente zwischen der Getriebewelle 98 und dem Zahnrad 102 übertragen werden können. Bei dieser in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsform und bei der vierten Ausführungsform kommt dem achten Schaltelement 104 die gleiche Funktion zu, da über das achte Schaltelement 104 die Abtriebswelle 64 mit der Getriebewelle 98 koppelbar ist. Bei der vierten Ausführungsform ist das achte Schaltelement bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der Abtriebswelle 64 zu der beziehungsweise auf die Getriebewelle 98 zwischen dem Zahnrad 100 und der Abtriebswelle 64 und somit zwischen dem Zahnrad 102 und der Abtriebswelle 64 angeordnet. Bei der in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsform ist das achte Schaltelement bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der Abtriebswelle 64 zu der und insbesondere auf die Getriebewelle 98 zwischen der Getriebewelle 98 und dem Zahnrad 102 angeordnet. Dadurch kann eine bauraumgünstige Anordnung dargestellt werden.
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Bei der in der 4 gezeigten vierten Ausführungsform stellt das achte Schaltelement 104 das Übersetzungsstufen-Schaltelement dar, mittels welchem die Übersetzungsstufe 66 geschaltet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebeeinrichtung
- 12
- Gehäuse
- 14
- Planetengetriebe
- 16
- erster Planetenradsatz
- 18
- erstes Sonnenrad
- 20
- erster Planetenträger
- 22
- erstes Hohlrad
- 24
- erstes Planetenrad
- 26
- zweiter Planetenradsatz
- 28
- zweites Sonnenrad
- 30
- zweiter Planetenträger
- 32
- zweites Hohlrad
- 34
- zweites Planetenrad
- 36
- interne Welle
- 38
- Drehachse
- 40
- Antriebswelle
- 42
- Pfeil
- 44
- Antriebsmaschine
- 46
- erstes Schaltelement
- 48
- zweites Schaltelement
- 50
- erste Abtriebswelle
- 52
- elektrische Maschine
- 54
- elektrische Maschine
- 56
- Stator
- 58
- Rotor
- 60
- drittes Schaltelement
- 62
- viertes Schaltelement
- 64
- zweite Abtriebswelle
- 66
- Übersetzungsstufe
- 68
- dritter Planetenradsatz
- 70
- drittes Sonnenrad
- 72
- dritter Planetenträger
- 74
- drittes Hohlrad
- 76
- drittes Planetenrad
- 78
- fünftes Schaltelement
- 80
- Abtriebsrad
- 82
- Pfeil
- 84
- sechstes Schaltelement
- 86
- siebtes Schaltelement
- 88
- Stirnradteilgetriebe
- 90
- Stirnradstufe
- 92
- Stirnradstufe
- 94
- Zahnrad
- 96
- Zahnrad
- 98
- Getriebewelle
- 100
- Zahnrad
- 102
- Zahnrad
- 104
- achtes Schaltelement
- 106
- Zahnrad
- 108
- Tellerrad
- 110
- Achsgetriebe
- 112
- Pfeil