Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Vorschaltradsatz, einem Hauptradsatz, einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und zumindest fünf Schaltelemente. Die Erfindung betrifft ferner einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.

Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter weise anzupassen.

Ein Automatikgetriebe für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der Offenlegung DE 102 13 820 A1 bekannt. Allerdings weist dieses Automatikgetriebe keine elektrische Maschine auf.

Im Stand der Technik ist es bekannt, ein bestehendes Automatikgetriebe um eine elektrische Maschine zu erweitern, um einen rein elektrischen oder einen hybridischen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs mittels dem Automatikgetriebe zu ermöglichen. Üblicherweise wird ein Rotor der elektrischen Maschine dazu drehfest mit der Antriebswelle verbunden. Der Rotor kann aber auch an einer Welle des Automatikgetriebes angebunden sein, welche weder Eingangs- noch Abtriebswelle ist. Beispielhaft sei hierzu die Offenlegung DE 10 2007 005 438 A1 der Anmelderin genannt. Allerdings kann die elektrische Maschine gemäß der Lehre dieser Offenlegung nicht in allen Gängen dieses Automatikgetriebes Leistung abgeben oder aufnehmen, da sie an derselben Welle angeordnet ist wie eine Bremse des Automatikgetriebes.

Es ist auch bekannt die elektrische Maschine über eine feste Vorübersetzung zur Antriebswelle an ein bestehendes Automatikgetriebe anzubinden. Beispielhaft sei hierzu die Offenlegung DE 10 2008 040 498 A1 der Anmelderin genannt. Darin ist ein Hybridmodul mit einer Übersetzungsstufe vorgesehen, welches dem eigentlichen Automatikgetriebe vorangeschaltet ist. Durch die feste Vorübersetzung kann die elektrische Maschine auf höhere Drehzahlen und geringeres Drehmoment hin ausgelegt werden, wodurch die elektrische Maschine einen geringen Bauraumbedarf aufweist. Jedoch benötigt das Automatikgetriebe gemäß dem Stand der Technik dazu einen zusätzlichen Planetenradsatz, wodurch der Bauaufwand des Automatikgetriebes erhöht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches eine integrale elektrische Maschine mit Vorübersetzung zur Bereitstellung hybrid-typischer Funktionalitäten in sämtlichen Gängen aufweist ohne den Bauaufwand unnötig zu vergrößern. Darüber hinaus soll das Getriebe eine einfache und kompakte Bauweise aufweisen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und aus den Figuren.

Das Getriebe weist einen Vorschaltradsatz, einen Hauptradsatz sowie zumindest fünf Schaltelemente auf, deren selektives paarweises Schließen zumindest acht schaltbare Vorwärtsgänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes bewirkt.

Der Hauptradsatz weist insgesamt vier Wellen auf, welche in der Reihenfolge deren Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte, vierte Welle bezeichnet sind. Vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die kleinste Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die größer oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang. Die Drehzahl einer oder mehrerer Wellen kann dabei auch negative Werte, oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen, und nicht auf deren Betrag.

Der Vorschaltradsatz ist dazu eingerichtet, eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle erhöhte Drehzahl an einer fünften Welle bereitzustellen. Dabei besteht ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und fünfter Welle. Dies kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, beispielsweise über einen Stirnradtrieb oder einen Planetenradsatz.

Durch Schließen des ersten Schaltelements ist die fünfte Welle mit der vierten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist die fünfte Welle mit der ersten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist die Antriebswelle mit der ersten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist die Antriebswelle mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist die vierte Welle des Hauptradsatzes drehfest festsetzbar, indem die vierte Welle mit einem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden wird. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist mit der Abtriebswelle des Getriebes ständig verbunden.

Erfindungsgemäß ist ein Rotor einer elektrischen Maschine mit der fünften Welle ständig drehfest verbunden. Durch diese Anbindung dreht der Rotor der elektrischen Maschine in jedem Gang mit einer höheren Drehzahl als die Antriebswelle. Somit kann die elektrische Maschine für höhere Drehzahlen und geringerem Drehmoment ausgelegt werden, wodurch die elektrische Maschine kleiner und kostengünstiger herzustellen ist. Darüber hinaus ist der Vorschaltradsatz an der Bildung der Vorwärtsgänge beteiligt. Es ist also kein zusätzlicher Radsatz zur Bildung der Vorübersetzung für die elektrische Maschine erforderlich. Die fünfte Welle weist zudem in jedem Gang eine Drehzahl auf, was im weiteren Verlauf noch gezeigt wird. Das Ge- triebe ermöglicht daher in jedem Vorwärtsgang sowohl eine Leistungsabgabe als auch eine Leistungsaufnahme mittels der elektrischen Maschine.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen den Hauptradsatz als Stufenplane- tenradsatz auszubilden, an dessen Steg Planetenräder mit zwei unterschiedlich großen Wirkdurchmessern drehbar gelagert sind. Ein Stufenplanetenradsatz mit insgesamt vier Wellen weist dabei entweder zwei Sonnenräder und ein Hohlrad, oder zwei Hohlräder und ein Sonnenrad auf. Die vier Wellen werden dabei durch den Steg und die drei Zentralräder gebildet. Unter Zentralräder sind dabei Hohlräder und Sonnenräder zu verstehen. Ein solcher Stufenplanetenradsatz weist einen besonders kompakten Aufbau auf, und ist daher für ein Getriebe mit integrierter elektrischer Maschine besonders gut geeignet. Denn durch die Aufnahme der elektrischen Maschine in das Getriebe erhöht sich der Bauraumbedarf des Getriebes. Die Ausbildung des Hauptradsatzes als Stufenplanetenradsatz ist dazu geeignet zumindest einen Teil dieses erhöhten Bauraumbedarfs auszugleichen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform weist der Stufenplanetenradsatz ein erstes und zweites Sonnenrad sowie ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der ersten Welle des Hauptradsatzes. Das zweite Sonnenrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Der Steg ist Bestandteil der dritten Welle des Hauptradsatzes. Das erste Hohlrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der vierten Welle des Hauptradsatzes. Diese Ausführungsform ist besonders hinsichtlich der Bauteilbelastung vorteilhaft, da der Steg eine Summenwelle des Stufenplanetenradsatzes bildet.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist der Stufenplanetenradsatz ein erstes Sonnenrad sowie ein erstes und zweites Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der ersten Welle des Hauptradsatzes. Der Steg ist Bestandteil der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Das erste Hohlrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der vierten Welle des Hauptradsatzes. Das zweite Hohlrad kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder ausgebildeten Verzahnung und bildet einen Bestandteil der dritten Welle des Hauptradsatzes. Diese Ausführungsform bietet eine erhöhte Flexibilität bei der Anordnung der Abtriebswelle im Verhältnis zur Antriebswelle.

Vorzugsweise ist der Vorschaltradsatz als ein Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist. Das erste Element wird durch ein Sonnenrad des Planetenradsatzes gebildet, und ist ständig drehfest festgesetzt. Ist der Planetenradsatz als ein Minus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch einen Steg des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Ist der Planetenradsatz als ein Plus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element durch das Hohlrad des Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des Planetenradsatzes. Das zweite Element ist mit der Antriebswelle ständig verbunden, während das dritte Element einen Bestandteil der fünften Welle bildet. Durch die Ausbildung des Vorschaltradsatzes als Planetenradsatz ist das Getriebe auch für besonders hohe Leistungen geeignet, da ein vergleichbarer Stirnradtrieb für hohe Leistungen außerordentlich schwer ausfallen würde.

Durch selektives paarweises Betätigen der ersten bis fünften Schaltelemente sind zumindest acht Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle automatisiert schaltbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten Schaltelements und des fünften Schaltelements gebildet. Der vierte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der fünfte Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der sechste Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements gebildet. Der siebente Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Der achte Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Durch diese Zuordnung der ersten bis fünften Schaltelemente zu den einzelnen Vorwärtsgängen wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsätze, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Gänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Bei einem Schaltvorgang in einen benachbarten Gang muss daher nur ein Schaltelement geöffnet und ein Schaltelement geschlossen werden. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer.

Vorzugsweise ist das fünfte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Beispielsweise kann das fünfte Schaltelement als Klauen-Schaltelement ausgeführt sein, welches auch ohne eine Synchronisiereinrichtung ausgebildet sein kann. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes weiter verbessert, besonders da das fünfte Schaltelement lediglich im ersten bis dritten Vorwärtsgang des Kraftfahrzeugs geschlossen ist. Das fünfte Schaltelement ist daher bei Betrieb des Getriebes im Kraftfahrzeug überwiegend geöffnet. Da das fünfte Schaltelement lediglich im ersten bis dritten Vorwärtsgang geschlossen ist, wird das Schaltelement bei Schaltvorgängen in einen höheren Gang stets geöffnet, aber nicht geschlossen. Ein Öffnen eines Klauen-Schaltelements ist erheblich einfacher als der Schließ-Vorgang, da beim Schließen die Klauen des Klauenschaltelements erst in die dafür vorgesehen Lücken einrücken müssen, während beim Öffnen die Klauen lediglich lastfrei gestellt werden müssen.

Vorzugsweise weist das Getriebe ein sechstes Schaltelement auf. Durch Schließen des sechsten Schaltelements ist die zweite Welle des Hauptradsatzes drehfest festsetzbar, indem die zweite Welle des Hauptradsatzes mit dem Gehäuse oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden wird. Das sechste Schaltelement ist dabei in sämtlichen Vorwärtsgängen des Getriebes geöffnet. Durch das sechste Schaltelement wird die Ausbildung von mechanischen Rückwärtsgängen ermöglicht. Dies ist bei dem gegenständlichen Getriebe nur bedingt erforderlich, da ein Rückwärtsgang auch durch Betrieb der elektrischen Maschine entgegen einer Vorzugsdrehrichtung und Einlegen eines der Vorwärtsgänge möglich ist. Steht ein Betrieb der elektrischen Maschine allerdings nicht zur Verfügung, beispielsweise aufgrund mangelnden Energieinhalts eines Energiespeichers, so kann durch das sechste Schaltelement auf einfache Weise zumindest ein mechanischer Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bereitgestellt werden.

Ein erster Rückwärtsgang ergibt sich durch Schließen des dritten Schaltelements und des sechsten Schaltelements. Alternativ oder ergänzend dazu ergibt sich ein zweiter mechanischer Rückwärtsgang durch Schließen des zweiten Schaltelements und des sechsten Schaltelements. Dabei ist insbesondere der erste Rückwärtsgang vorteilhaft, da im ersten Vorwärtsgang ebenso das dritte Schaltelement geschlossen ist. Dies vereinfacht einen Schaltvorgang zwischen erstem Rückwärtsgang und erstem Vorwärtsgang.

Vorzugsweise ist das sechste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Da ein Betrieb der elektrischen Maschine zu einem überwiegenden Anteil zur Verfügung stehen wird, kann ein Großteil des Rückwärtsgang-Betriebs des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine abgedeckt werden. Der mechanische erste und/oder zweite Rückwärtsgang ist somit nur in Ausnahmesituationen erforderlich, wodurch eine Lastschaltbarkeit zwischen den Vorwärtsgängen und den mechanischen Rückwärtsgängen nicht zwingend erforderlich ist. Somit führt es zu keiner Einschränkung des Fahrzeug-Fahrbetriebs, wenn das sechste Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ohne Lastschaltbarkeit ausgebildet ist. Zudem verbessert die Ausbildung als formschlüssiges Schaltelement den mechanischen Wirkungsgrad des Getriebes, da das sechste Schaltelement bei Betrieb des Kraftfahrzeugs zu einem überwiegenden Anteil geöffnet ist.

Vorzugsweise ist die Antriebswelle über ein siebentes Schaltelement mit einer Anschlusswelle des Getriebes verbindbar. Die Anschlusswelle dient als Schnittstelle des Getriebes zu einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine. Durch die schaltbare Verbindung zwischen Antriebswelle und Anschlusswelle ist ein Antrieb der Abtriebswelle mittels der elektrischen Maschine ohne Verbindung zum Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs möglich. Das siebente Schaltelement kann sowohl als kraftschlüssiges als auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Getriebe eine zweite elektrische Maschine auf, deren Rotor mit der Anschlusswelle ständig drehfest verbunden ist. Derart kann eine mit der Anschlusswelle verbundene Verbrennungskraftmaschine auch bei geöffnetem siebentem Schaltelement gestartet werden, ohne auf den Antrieb des Kraftfahrzeugs zurückzuwirken.

Das Getriebe kann Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche mit der Anschlusswelle des Getriebes verbunden ist, vorzugsweise drehelastisch verbunden durch Vorsehen eines Torsionsschwingungs- dämpfers. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe verbunden, welches mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Hybridantriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben, wobei das siebente Schaltelement geöffnet ist. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, wobei das siebente Schaltelement geschlossen ist. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.

Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.

Eine elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.

Durch Schaltelemente wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.

Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 5 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 zeigt ein Schaltschema des Getriebes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe G für ein Kraftfahrzeug entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Getriebe G weist eine Antriebswelle GW1 , eine Abtriebswelle GW2, einen als Planetenradsatz P1 ausgebildeten Vor- schaltradsatz VRS, einen als Stufenplanetenradsatz PS ausgebildeten Hauptradsatz HRS, fünf Schaltelemente A, B, C, E, F sowie eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator S und einem drehbaren Rotor R auf. Optional kann das Getriebe G auch ein sechstes Schaltelement D aufweisen.

Der Planetenradsatz P1 ist als Minus-Radsatz ausgebildet, und weist ein erstes Element E1 1 , ein zweites Element E21 und ein drittes Element E31 auf. Das erste Element E1 1 ist einem Sonnenrad des Planetenradsatzes P1 zugeordnet, und ist ständig drehfest festgesetzt indem das Sonnenrad mit einem Gehäuse GG oder mit ei- nem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden ist. Das zweite Element E21 ist einem Steg des Planetenradsatzes P1 zugeordnet, und ist mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden. Das dritte Element E31 ist einem Hohlrad des Planetenradsatzes P1 zugeordnet, und ist mit dem Rotor R der elektrischen Maschine EM verbunden. Rotor R und drittes Element E31 sind Bestandteil einer fünften Welle W5.

Der Stufenplanetenradsatz PS umfasst Planetenräder PL, welche zwei unterschiedliche große Wirkdurchmesser aufweisen. Ein erstes Sonnenrad E121 kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung. Ein zweites Sonnenrad E122 kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung. Die Planetenräder PL sind an einem Steg E22 drehbar gelagert. Ein erstes Hohlrad E321 kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung. Der Stufenplanetenradsatz PS bildet den Hauptradsatz HRS mit seinen insgesamt vier Wellen W1 , W2, W3, W4. Die erste Welle W1 ist dem ersten Sonnenrad E121 zugeordnet. Die zweite Welle W2 ist dem zweiten Sonnenrad E122 zugeordnet. Die dritte Welle W3 ist dem Steg E22 zugeordnet. Die vierte Welle W4 ist dem ersten Hohlrad E321 zugeordnet. Durch diese Zuordnung der vier Wellen W1 , W2, W3, W4 zu den Elementen des Stu- fenplanetenradsatzes PS entspricht die Reihenfolge erste Welle W1 , zweite Welle W2, dritte Welle W3 und vierte Welle W4 deren Drehzahlordnung.

Die erste Welle W1 ist über das zweite Schaltelement B mit der fünften Welle W5 und über das dritte Schaltelement C mit der Antriebswelle GW1 verbindbar. Die zweite Welle W2 ist über das vierte Schaltelement E mit der Antriebswelle GW1 verbindbar. Über das optional vorgesehene sechste Schaltelement D ist die zweite Welle W2 drehfest festsetzbar. Die dritte Welle W3 ist ständig mit der Abtriebswelle GW2 verbunden. Die vierte Welle W4 ist über das erste Schaltelement A mit der fünften Welle W5 verbindbar, und über das fünfte Schaltelement F drehfest festsetzbar. Die Antriebswelle GW1 kann über ein nicht dargestelltes siebentes Schaltelement K0 mit einer nicht dargestellten Anschlusswelle AN verbindbar sein. Die Schaltelemente A, B, C, D, E, F sind schematisch in Form von kraftschlüssigen Lamellenschaltelementen dargestellt. Dies ist jedoch nicht limitierend anzusehen. Eine Auswahl der Schaltelemente A, B, C, D, E, F kann auch als Klauenschaltelemente ausgebildet sein, insbesondere das fünfte Schaltelement F und das sechste Schaltelement D. Dies gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele.

Umfasst das Getriebe G das sechste Schaltelement D, so ist das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als sogenanntes Front-Quer-Getriebe ausgebildet. Dazu ist an der Abtriebswelle GW2 eine Verzahnung ausgebildet, welche mit der Verzahnung einer achsparallel zur Abtriebswelle GW2 angeordneten, nicht dargestellten Welle kämmt. Über diese Welle kann die Leistung der Abtriebswelle GW2 auf Räder DW eines Kraftfahrzeugs übertragen werden. Umfasst das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das sechste Schaltelement D nicht, so kann das Getriebe G sowohl als Front-Quer-Getriebe als auch als ein sogenanntes Front- Längs-Getriebe ausgebildet sein. Bei einem Front-Längs-Getriebe befinden sich die Schnittstellen von Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 an gegenüberliegenden Enden des Getriebes G, und sind koaxial zueinander angeordnet.

Fig. 2 zeigt einen Drehzahlplan des ersten Ausführungsbeispiels des Getriebes G. Darin sind in vertikaler Richtung die Drehzahlen der vier Wellen W1 , W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS im Verhältnis zur Drehzahl n der Antriebswelle GW1 aufgetragen. Die maximal auftretende Drehzahl n der Antriebswelle GW1 ist auf den Wert Eins normiert. Die Drehzahl n-W5 der Welle W5 ist dabei stets höher als die Drehzahl n der Antriebswelle GW1 . Die Abstände zwischen den vier Wellen W1 , W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS ergeben sich durch die Standgetriebeübersetzungen des Stufenplanetenradsatzes PS. Die Darstellung dient nur zur Anschauung und ist nicht maßstäblich. Zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse lassen sich durch eine Gerade verbinden. An der dritten Welle W3 ist die Drehzahl n-Ab der Abtriebswelle GW2 abzulesen.

Aus dem in Fig. 2 dargestellten Drehzahlplan wird deutlich, dass die Antriebswelle GW1 und damit auch die fünfte Welle W5 in jedem Gang eine Drehzahl aufweisen welche unterschiedlich von Null ist. Daher ist in jedenn Gang eine Leistungsaufnahme oder eine Leistungsabgabe mittels der elektrischen Maschine EM möglich.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In den Zeilen des Schaltschemas sind acht Vorwärtsgänge G1 bis G8 sowie ein erster und ein zweiter Rückwärtsgang R1 , R2, ein Betriebsmodus GEN zum Standladen sowie eine Parksperre P angegeben. In den Spalten des Schaltschemas ist durch einen Kreis angegeben, welche Schaltelemente A, B, C, D, E, F, KO in welchem Gang, bzw. Betriebsmodus geschlossen sind. Durch das Schaltschema in Fig. 3 und den Drehzahlplan in Fig. 2 wird die Funktionsweise des Getriebes G deutlich. In der oberen Hälfte des Schaltschemas sind die Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 dargestellt. In der unteren Hälfte des Schaltschemas sind die Übersetzungsverhältnisse zwischen der fünften Welle W5 und der Abtriebswelle GW2 dargestellt. Derartige Übersetzungsreihen sind für die Anwendung des Getriebes G im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang gut geeignet. Die konkreten Übersetzungsverhältnisse ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen des Planetenradsatzes P1 und des Stufenplanetenradsatzes PS.

Der Betriebsmodus GEN eignet sich zum Standladen des Kraftfahrzeugs im Fahrzeugstillstand. Dabei ist lediglich das siebente Schaltelement KO geschlossen, wobei ein mit der Anschlusswelle AN verbundenes Antriebsaggregat die elektrische Maschine EM antreiben kann. Dabei ist kein Gang eingelegt, wodurch keine Leistung zur Abtriebswelle GW2 übertragen wird.

Sind sowohl das fünfte Schaltelement F als auch das sechste Schaltelement D als formschlüssige Klauenschaltelemente ausgebildet, kann durch Schließen beider dieser Schaltelemente eine Parksperre P realisiert werden. Denn durch drehfestes Festsetzen zweier Wellen des Hauptradsatzes HRS, in diesem Fall das Festsetzen der zweiten Welle W2 und der vierten Welle W4, ist auch die Abtriebswelle W3 drehfestgesetzt. Vorzugsweise sind dabei das fünfte und sechste Schaltelement F, D so ausgebildet, dass diese im energielosen Zustand ihren Schaltzustand sicher beibehalten. Fig. 4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Hauptradsatz HRS in Form des Stufenplanetenradsatzes PS einen geänderten Aufbau auf. Der Stufenplanetenradsatz PS gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist nur ein einziges Sonnenrad auf, welches als das erste Sonnenrad E121 bezeichnet ist. Das erste Sonnenrad E121 kämmt mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung. Dafür weist der Stufenplanetenradsatz PS zusätzlich zum ersten Hohlrad E321 ein zweites Hohlrad E322 auf, welches mit seiner Verzahnung mit der auf dem kleineren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung kämmt. Das erste Hohlrad E321 kämmt weiterhin mit der auf dem größeren Wirkdurchmesser der Planetenräder PL ausgebildeten Verzahnung.

Durch diesen geänderten Aufbau des Stufenplanetenradsatzes PS ändert sich auch die Zuordnung der Wellen W1 , W2, W3, W4 zu den Elementen des Stufenplanetenradsatzes PS. Die erste Welle W1 ist dem ersten Sonnenrad E121 zugeordnet. Die zweite Welle W2 ist dem Steg E22 zugeordnet. Die dritte Welle W3 ist dem zweiten Hohlrad E322 zugeordnet. Die vierte Welle W4 ist dem ersten Hohlrad E321 zugeordnet.

Das Getriebe G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eignet sich sowohl zur Ausbildung als Front-Längs-Getriebe als auch zur Ausbildung als Front-Quer- Getriebe, unabhängig davon ob das sechste Schaltelement D vorgesehen ist oder nicht. Denn die schaltbare Anbindung von zweiter Welle W2 an das Gehäuse GG kann ausgehend vom Steg E22 zwischen den beiden Wirkdurchmessern der Planetenräder PL angeordnet sein. In Fig. 4 ist beispielhaft eine Anordnung mit koaxialem Antrieb und Abtrieb dargestellt, also eine Ausbildung als Front-Längs-Getriebe.

Fig. 5 zeigt einen Drehzahlplan des zweiten Ausführungsbeispiels des Getriebes G, welcher im Wesentlichen ident zu dem Fig. 2 dargestellten Drehzahlplan des ersten Ausführungsbeispiels ist. Dabei ist zu beachten, dass die Darstellung nur zur Anschauung dient und nicht maßstäblich ist. Fig. 6 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Bis auf die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse ist das Schaltschema ident zu dem in Fig. 3 dargestellten Schaltschema.

Fig. 7 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Der Hybridantriebsstrang könnte mit jedem der angeführten Ausführungsbeispiele des Getriebes G ausgeführt sein. Der Hybridantriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine VKM auf, die über einen Torsionsschwingungsdämpfer TS mit der Anschlusswelle AN des Getriebes G verbunden ist. Die Anschlusswelle AN ist über das siebente Schaltelement KO mit der Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbindbar. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG antriebswirkver- bunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird die Leistung, die an der Abtriebswelle GW2 anliegt, auf Räder DW des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM wird dem Stator S über einen nicht dargestellten Wechselrichter elektrische Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM führt der Stator S dem Wechselrichter elektrische Leistung zu.

Das in Fig. 7 dargestellte Getriebe G weist zusätzlich eine zweite elektrische Maschine EM2 auf, deren Rotor drehfest mit der Anschlusswelle AN verbunden ist. Die zweite elektrische Maschine EM2 ist optional vorgesehen. Durch die zweite elektrische Maschine EM kann die Verbrennungskraftmaschine VKM gestartet werden, auch wenn das siebente Schaltelement KO geöffnet ist. Bei geschlossenem siebentem Schaltelement KO kann die zweite elektrische Maschine EM2 auch zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betragen. Eine solche zweite elektrische Maschine EM2 kann bei jedem Ausführungsbeispiel des Getriebes G verwendet werden. Die zweite elektrische Maschine EM2 kann auch außerhalb des Getriebes G angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Riemen-Startergenerators an der Verbrennungskraftmaschine VKM. Bezugszeichen

G Getriebe

GW1 Antriebswelle

GW2 Abtriebswelle

AN Anschlusswelle

GG Gehäuse

EM Elektrische Maschine

S Stator

R Rotor

VRS Vorschaltradsatz

HRS Hauptradsatz

W1 Erste Welle

W2 Zweite Welle

W3 Dritte Welle

W4 Vierte Welle

W5 Fünfte Welle

n Drehzahl der Antriebswelle

n-Ab Drehzahl der Abtriebswelle

n-W5 Drehzahl der fünften Welle

P1 Planetenradsatz

E1 1 Erstes Element des Planetenradsatzes

E21 Zweites Element des Planetenradsatzes

E31 Drittes Element des Planetenradsatzes

PS Stufenplanetenradsatz

E121 Erstes Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes

E122 Zweites Sonnenrad des Stufenplanetenradsatzes

E22 Steg des Stufenplanetenradsatzes

PL Planetenräder des Stufenplanetenradsatzes

E321 Erstes Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes

E322 Zweites Hohlrad des Stufenplanetenradsatzes

A Erstes Schaltelement

B Zweites Schaltelement c Drittes Schaltelement

E Viertes Schaltelement

F Fünftes Schaltelement

D Sechstes Schaltelement

K0 Siebentes Schaltelement

G1 -G8 Erster bis achter Vorwärtsgang

R1 Erster Rückwärtsgang

R2 Zweiter Rückwärtsgang

GEN Betriebsmodus

P Parksperre

VKM Verbrennungskraftmaschine

DW Räder

AG Achsgetriebe

TS Torsionsschwingungsdämpfer

EM2 Zweite elektrische Maschine