Getriebeausgangswelle und mit drei Planetenradsätzen

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einer Getriebeeingangswelle, mit einer Getriebeausgangswelle und mit drei Planetenradsätzen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.

Aus der DE 10 2005 014 592 A1 ist eine als 8-Gang-Getriebe ausgebildete Getriebevorrichtung mit einer Getriebeeingangswelle und mit einer Getriebeausgangswelle sowie mit vier Planetenradsätzen bekannt. Die vier Planetenradsätze umfassen insgesamt sechs sogenannte Anschlusswellen und stehen zur Darstellung von acht Übersetzungen, während welchen die Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle mit gleicher oder unterschiedlicher Drehrichtung umlaufen und sogenannte Übersetzungen für Vorwärtsfahrt darstellen, zumindest teilweise im Bereich von Planetenradsatzwellen, d.h. Hohlrädern, Sonnenrädern und Stegen, miteinander in Wirkverbindung, sind über fünf Schaltelemente zumindest teilweise miteinander verbindbar und im Bereich der Planetenradsatzwellen mit den Anschlusswellen gekoppelt.

Nachteil hafterweise ist das bekannte Getriebekonzept der Getriebevorrichtung nur mit hohem konstruktivem Aufwand an verschiedene Anforderungen anpassbar, was jedoch einem Herstell kosten reduzierenden modularen Baukastenprinzip entgegensteht.

Des Weiteren treten im Bereich der bekannten Getriebevorrichtung während ungünstiger Zustandsverläufe hohe Bauteilbelastungen und einen Wirkungsgrad beeinträchtigende Verlustleistungen auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb durch geringe Bauteilbelastungen und niedrige Verlustleistungen im Betrieb gekennzeichnet ist und mit geringem konstruktiven Aufwand an verschiedene Anforderungsprofile anpassbar ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung umfasst eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle und drei Planetenradsätze mit insgesamt sieben Anschlusswellen. Die Planetenradsätze stehen zur Darstellung von wenigstens sechs Übersetzungen, während welchen die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle mit gleicher oder unterschiedlicher Drehrichtung umlaufen und bei Verwendung der Getriebevorrichtung in einem Kraftfahrzeug vorzugsweise sogenannte Übersetzungen für Vorwärtsfahrt darstellen, zumindest teilweise im Bereich von Pla- netenradsatzwellen, d.h. Hohlrädern, Sonnenrädern und Stegen, miteinander in Wirkverbindung, sind über Schaltelemente zumindest teilweise miteinander verbindbar und im Bereich der Planetenradsatzwelle mit den Anschlusswellen gekoppelt.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung weist des Weiteren die nachfolgend aufgeführte Konfiguration auf, um Bauteile der Getriebevorrichtung im Betrieb lediglich im geringen Umfang zu belasten und gleichzeitig niedrige Verlustleistungen im Betrieb zu erzeugen, wobei letztgenannter Vorteil mittels guter Verzahnungswirkungsgrade erreicht wird.

Hierfür ist die erste Anschlusswelle der Planetenradsätze mit einer ersten Planetenradsatzwelle des ersten Planetenradsatzes und mit einem gehäusefesten Bauteil der Getriebevorrichtung drehfest verbunden, während die zweite Anschlusswelle mit der Getriebeeingangswelle und mit der zweiten Planetenradsatzwelle des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Zusätzlich ist dritte Anschlusswelle mit der Getriebeausgangswelle und mit einer zweiten Planetenradsatzwelle des dritten Planetenradsatzes verbunden. Darüber hinaus ist die vierte Anschlusswelle mit der dritten Planetenradsatzwelle des ersten Planetenradsatzes verbunden und über eines der Schaltelemente mit der siebten Anschlusswelle verbindbar, während die fünfte Anschlusswelle mit der dritten Planetenradsatzwelle des zweiten Planetenradsatzes und mit der ersten Planetenradsatzwelle des dritten Planetenradsatzes verbunden ist und über eines der Schaltelemente mit einem gehäusefesten Bauteil verbindbar ist. Des Weiteren ist die sechste Anschlusswelle mit der dritten Planetenradsatzwelle des dritten Planetenradsatzes und mit der zweiten Planetenradsatzwelle des zweiten Planetenradsatzes verbunden sowie über eines der Schaltelemente mit der Getriebeeingangswelle verbindbar, während die siebte Anschlusswelle mit der ersten Planetenradsatzwelle des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und über eines der Schaltelemente mit einem gehäusefesten Bauteil und über ein weiteres Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle verbindbar ist.

Die erfindungsgemäße Getriebestruktur der Getriebevorrichtung ist durch einen konstruktiv einfachen Aufbau mit lediglich drei Planetenradsätzen gekennzeichnet, die zudem eine Herstellkosten reduzierende modulare Bauweise ermöglicht. So ist die Getriebevorrichtung mittels lediglich eines weiteren Schaltelementes, vorzugsweise einer reib- oder formschlüssig ausgebildeten Bremse mit konstruktiv geringem Aufwand derart erweiterbar, dass im Bereich der Getriebevorrichtung zwei weitere Übersetzungen, während welchen die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle mit unterschiedlicher oder gleicher Drehrichtung umlaufen und bei einer Anwendung einer Getriebevorrichtung im Bereich eines Fahrzeuges sogenannte Übersetzungen für Rückwärtsfahrt darstellen, zur Verfügung stellbar. Des Weiteren besteht auch auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung als Hybridgetriebe auszuführen, wobei eine dafür erforderliche elektrische Maschine lediglich im Bereich einer der Anschlusswellen der Planetenradsätze anzubinden ist.

Bei einer konstruktiv einfach erweiterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die sechste Anschlusswelle über ein weiteres Schaltelement mit einem gehäusefesten Bauteil verbindbar, um zwei Übersetzungen für Rückwärtsfahrt darstellen zu können.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in einem Kraftfahrzeug ist die Getriebeeingangswelle mit einer Welle eines Antriebsaggregates verbunden oder über eine Kupplung damit verbindbar, womit mechanische Leistung des Antriebsaggregates der Getriebeeingangswelle zuführbar ist. Das Antriebsaggregat kann sowohl als Verbrennungskraftmaschine als auch als elektrische Maschine oder als eine Kombination hieraus ausgebildet sein. Die Getriebeausgangswelle dient als Schnittstelle zur Übertragung mechanischer Leistung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs.

Unter einer Welle, einer Planetenradsatzwelle und einer Anschlusswelle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomente zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.

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. Nachfolgend beschreibt ein Minusplanetenradsatz 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.

Sowohl Sonnenrad als auch Hohlrad eines Planetenradsatzes können auch in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Planetenräder mit zwei Sonnenrädern kämmen, welche nicht miteinander verbunden sind. Die Drehzahlverhältnisse sind selbstverständlich an beiden Segmenten des Sonnenrads identisch, so als ob sie miteinander verbunden wären.

Ein Plusplanetenradsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus- Planetenradsatz dahingehend, dass der Plusplanetenradsatz 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 Hohlra- des. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.

Die Standgetriebeübersetzung definiert das Drehzahlverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad eines Planetenradsatzes bei drehfestem Steg. Da sich bei einem Minusplanetenradsatz die Drehrichtung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei drehfestem Steg umkehrt, nimmt die Standgetriebeübersetzung bei einem Minusplanetenradsatz stets einen negativen Wert an.

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.

Zwei Elemente werden insbesondere dann als miteinander verbunden oder miteinander gekoppelt bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene bzw. miteinander gekoppelte Elemente drehen mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise über ein geschlossenes Schaltelement oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.

Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl.

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 generatohschen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.

Unter einer Radsatzebene wird in diesem Zusammenhang eine Ebene verstanden, in der die Elemente Hohlrad, Steg und Sonnenrad eines oder mehrerer Planetenradsätze angeordnet sind. Die Elemente müssen dabei nicht spiegelsymmetrisch entlang dieser Ebene angeordnet sein. Der Begriff Radsatzebene ist vielmehr als eine Bauraum-Ebene auszulegen, durch die die Lage eines oder mehrerer Planetenradsätze im Getriebe gekennzeichnet ist.

Ist die vierte Anschlusswelle mit einer elektrischen Maschine verbunden, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung als Hybridgetriebe ausgebildet, bei welchem die elektrische Maschine über eine sogenannte getriebeinterne Vorübersetzung an den Kraftfluss der Getriebevorrichtung angebunden ist. Dies bietet den Vorteil, dass die elektrische Maschine mit geringen äußeren Abmessungen und kostengünstig ausführbar ist.

Zusätzlich ist über die elektrische Maschine ein Fahrzeug auch in Rückwärtsfahrtrichtung betreibbar, wenn eine mit der Getriebeeingangswelle gekoppelte Antriebsmaschine, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, im Bereich einer Trennkupplung von der Getriebeeingangswelle abkoppelbar ist.

Bei einer weiteren durch eine hohe Funktionsdichte gekennzeichnet Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die sechste Anschlusswelle über ein weiteres Schaltelement mit einem gehäusefesten Bauteil verbindbar, während die vierte Anschlusswelle mit einer elektrischen Maschine verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung sowohl als Hybridgetriebe ausgebildet und zusätzlich sind neben den sechs Übersetzungen für Vorwärtsfahrt auch zwei mechanische Übersetzungen für Rückwärtsfahrt darstellbar.

Sind die Planetenradsätze als Minusplanetenradsätze ausgeführt, bilden jeweils Sonnenräder die ersten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze, Stege die zweiten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze und Hohlräder die dritten Pla- netenradsatzwellen der Planetenradsätze, um die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit geringen Getriebeverlusten, hohen Verzahnungswirkungsgraden, einer guten Übersetzungsreihe sowie geringen Bauteilbelastungen zur Verfügungen stellen zu können.

Im Unterschied hierzu sind die ersten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze bei als Plusplanetenradsätzen ausgebildeten Planetenradsätzen jeweils Sonnenräder, die zweiten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze jeweils Hohlräder und die dritten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze jeweils Stege, um die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit guten Verzahnungswirkungsgraden und daraus resultierenden geringen Getriebeverlusten bei gleichzeitig niedrigen Bauteilbelastungen betreiben zu können und eine gute Übersetzungsreihe bilden zu können.

Ist das die fünfte Anschlusswelle mit dem gehäusefesten Bauteil verbindende

Schaltelement und/oder das die sechste Anschlusswelle mit dem gehäusefesten Bauteil verbindende Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, sind Verlustleistungen im Bereich der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung im Vergleich für eine Ausführung dieser Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente weiter reduzierbar. Dies resultiert aus der Tatsache, dass im Bereich von in geöffnetem Betriebszustand vorliegenden reibschlüssigen Schaltelementen unerwünscht hohe Schleppverluste auftreten, die einen Gesamtwirkungsgrad beeinträchtigen.

Ist die Getriebeeingangswelle im Kraftfluss stromauf der Schaltelemente, über die die Getriebeeingangswelle mit der sechsten Anschlusswelle und der siebten Anschlusswelle verbindbar ist, über ein zusätzliches Schaltelement trennbar, ist auf konstruktiv einfache Art und Weise eine mit der Getriebeeingangswelle gekoppelte Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges, beispielsweise eine als Brennkraftmaschine ausgebildete Antriebsmaschine, in verschiedenen Betriebsbereichen eines Fahrzeuges abkoppelbar. Damit ist beispielsweise ein Segelbetrieb eines Fahrzeuges bei gleichzeitig abgeschalteter Antriebsmaschine mit hohem Wirkungsgrad durchführbar. Sind die Schaltelemente zumindest teilweise, vorzugsweise alle Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet, sind Übersetzungswechsel zwischen den einzelnen Übersetzungen für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt zumindest teilweise ohne weitere konstruktive Maßnahmen als Zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen darstellbar oder Anfahrvorgänge eines mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges ohne zusätzliches Anfahrelement, wie eine reibschlüssige Kupplung oder einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, durchführbar.

Sind der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz in einer Radsatzebene und der zweite Planetenradsatz radial innerhalb des dritten Planetenradsatzes angeordnet, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in axialer Richtung durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet.

Der zweite Planetenradsatz ist bei einer in radialer Richtung durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichneten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in axialer Richtung in einer Radsatzebene zwischen der Radsatzebene des ersten Planetenradsatzes und der Radsatzebene des dritten Planetenradsatzes angeordnet.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind die Schaltelemente zumindest teilweise als form- und/oder reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei reibschlüssige Schaltelemente als Anfahrelemente und/oder zur Durchführung sogenannter zugkraftunterbrechungsfreier Lastschaltungen zwischen einzelnen Übersetzungen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung vorteilhaft sind. Als formschlüssige Schaltelemente, wie Klauenschaltelemente, ausgeführte Kupplungen und/oder Bremsen sind im Vergleich zu reibschlüssigen Schaltelementen in geöffnetem Betriebszustand durch geringere Verlustleistungen gekennzeichnet.

Die Getriebevorrichtung ist jeweils im gewünschten Umfang auf konstruktiv einfache Art und Weise in Längsanordnung oder in Front-Quer-Anordnung in einem Fahrzeug montierbar, wenn die Schaltelemente zumindest teilweise in axialer Richtung zwi- sehen den Radsatzebenen des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung kann vorzugsweise Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben der Getriebevorrichtung auch eine als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Antriebsmaschine auf, die entweder direkt oder über eine Kupplung mit der Getriebeeingangswelle der Getriebevorrichtung verbunden sein kann bzw. mit dieser verbindbar ist. Das Kraftfahrzeug kann dabei sowohl durch die Verbrennungskraftmaschine als auch durch die elektrische Maschine der Getriebevorrichtung angetrieben werden. Optional weist die Getriebevorrichtung dazu eine weitere elektrische Maschine auf, die dazu eingerichtet ist, über ihren Rotor ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle abzugeben und derart die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Dies hat den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels der weiteren elektrischen Maschine gestartet werden kann, ohne Einfluss auf einen zeitgleichen elektrischen Fahrbetrieb zu nehmen, während dem das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine der Getriebevorrichtung angetrieben wird.

Die elektrische Maschine ist dabei mit einem Umformer verbunden, über den die elektrische Maschine mit einem Energiespeicher verbunden ist. Dazu ist jede Form von Energiespeicher geeignet, insbesondere elektrochemische, elektrostatische, hydraulische und mechanische Energiespeicher.

Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einem Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs zu verwenden. Ein solches Elektro- fahrzeug ist beispielsweise mittels einer oder mehrerer elektrischer Maschinen antreibbar und weist dementsprechend keine Brennkraftmaschine auf. Im Bereich der Getriebeeingangswelle ist bei einer solchen Verwendung eine sogenannte Traktions- Elektromaschine angebunden. Durch die verschiedenen Übersetzungsstufen der Getriebevorrichtung ist die Traktions-Elektromaschine jeweils in Betriebsbereichen mit hohem Wirkungsgrad betreibbar, wodurch die Energieeffizienz des gesamten Elektrofahrzeugs verbessert wird. Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Räderschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit drei Planetenradsätzen, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit zwei radial ineinander angeordneten Planetenradsätzen;

Fig. 3 ein Schaltschema der Getriebevorrichtung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2;

Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;

Fig. 5 eine im Wesentlichen Fig. 2 entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;

Fig. 6 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit einem im Bereich der Getriebeeingangswelle angeordneten Trennschaltelement; Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;

Fig. 8 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung einer siebten Ausführungsform der Getriebevorrichtung mit zwei geschachtelten Planetenradsätzen;

Fig. 9 eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung in einer Fig. 8 entsprechenden Darstellung mit zwei radial ineinander angeordneten Planetenradsätzen;

Fig. 10 ein Räderschema einer neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit einer elektrischen Maschine mit lediglich fünf Schaltelementen und einem Trennschaltelement im Bereich der Getriebeeinrichtung;

Fig. 1 1 eine Fig. 10 entsprechende Darstellung einer zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit radial ineinander angeordneten Planetenradsätzen;

Fig. 12 eine Fig. 10 entsprechende Darstellung einer elften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;

Fig. 13 eine Fig. 12 entsprechende Darstellung einer zwölften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit zwei radial ineinander angeordneten Planetenradsätzen; und

Fig. 14 ein Schaltschema der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung gemäß Fig. 10 bis Fig. 13.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Getriebevorrichtung 1 mit einer Getriebeeingangswelle 2, mit einer Getriebeausgangswelle 3 und mit drei Planetenradsätzen P1 bis P3 mit insgesamt sieben Anschlusswellen W1 bis W7. Die Planetenradsätze P1 bis P3 stehen zur Darstellung von wenigstens sechs Übersetzun- gen 1VM bis 6VM, während welchen die Getriebeeingangswelle 2 und die Getriebeausgangswelle 3 mit gleicher oder unterschiedlicher Drehrichtung umlaufen und die bei einer Verwendung der Getriebevorrichtung 1 in einem Fahrzeug sogenannte Übersetzungen für Vorwärtsfahrt darstellen, zumindest teilweise im Bereich von Pla- netenradsatzwellen S1 , ST1 , HR1 , S2, ST2, HR2, S3, ST3 und HR3 der Planetenradsätze P1 bis P3 miteinander in Wirkverbindung, sind über Schaltelemente K1 , K2, K3, B1 , B2 und B3 zumindest teilweise miteinander verbindbar und im Bereich der Planetenradsatzwellen S1 bis HR3 mit den Anschlusswellen W1 bis W7 gekoppelt.

Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 unterscheidet sich im Wesentlichen lediglich dadurch von der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 , dass der dritte Planetenradsatz P3 radial innerhalb des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist und die beiden Planetenradsätze P2 und P3 in der gleichen Radsatzebene positioniert sind. Dadurch weist die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 2 in axialer Richtung einen geringeren Bauraumbedarf auf als die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 auf.

Fig. 3 zeigt ein Schaltschema der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sowie der in Fig. 4 bis Fig. 9 gezeigten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 , wobei in dem in Fig. 3 gezeigten Schaltschema jeweils die zur Darstellung eines definierten Betriebszustandes der Getriebevorrichtung 1 im geschlossenen Betriebszustand vorliegenden Schaltelemente B1 bis K3 durch den Buchstaben X gekennzeichnet sind. Die Schaltelemente B1 bis K3 sind alle als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet. In allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 sind jeweils sechs Übersetzungen 1VM bis 6VM für Vorwärtsfahrt zwischen der Getriebeeingangswelle 2 und der Getriebeausgangswelle 3 darstellbar, während welchen die Getriebeeingangswelle 2 und die Getriebeausgangswelle 3 mit gleicher oder unterschiedlicher Drehrichtung umlaufen. Zusätzlich sind bei den mit dem als Bremse ausgeführten Schaltelement B3 ausgebildete Ausführungsbeispielen der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 4 bis Fig. 9 zusätzlich die beiden Übersetzungen R1VM und R2VM für Rückwärtsfahrt darstellbar. Ein erster Vorwärtsgang 1VM zwischen der Getriebeeingangswelle 2 und Getriebeausgangswelle 3 ergibt sich durch Schließen des als Bremse ausgeführten Schaltelementes B1 und des als Kupplung ausgebildeten weiteren Schaltelementes K2. Ein zweiter Vorwärtsgang 2VM ist in der Getriebevorrichtung 1 eingelegt, wenn das Schaltelement B1 und gleichzeitig das als Kupplung ausgeführte Schaltelement K3 geschlossen sind. Der dritte Vorwärtsgang 3VM ist dann in der Getriebevorrichtung eingelegt, wenn das Schaltelement B1 und das weitere als Kupplung ausgebildete Schaltelement K1 geschlossen sind. Sind in der Getriebevorrichtung 1 das Schaltelement K1 und das Schaltelement K3 gleichzeitig in geschlossenen Betriebszustand überführt, wird in der Getriebevorrichtung 1 der vierte Vorwärtsgang 4VM dargestellt. Liegt eine entsprechende Anforderung zum Einlegen des fünften Vorwärtsganges 5VM vor, sind das Schaltelement K1 und das Schaltelement K2 in geschlossenen Betriebszustand zu überführen. Der sechste Vorwärtsgang 6VM ist wiederum in der Getriebevorrichtung 1 eingelegt, wenn die Schaltelemente B2 und K1 gleichzeitig im geschlossenen Betriebszustand vorliegen.

Soll ein mit der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 , Fig. 2 oder Fig. 4 bis Fig. 9 in Rückwärtsfahrtrichtung bewegt werden, sind entweder die Schaltelemente B3 und K2 oder die Schaltelemente B3 und K3 gleichzeitig im geschlossenen Betriebszustand zu halten oder in diesen zu überführen.

Die weiteren Ausführungsbeispiele der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 sind ohne die reibschlüssige Bremse B3 ausgebildet, weshalb in den Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 die beiden Übersetzungen R1 VM und R2VM für Rückwärtsfahrt nicht darstellbar sind und daher in dem für diese Getriebevorrichtungen 1 geltenden Schaltschema gemäß Fig. 14 nicht aufgeführt sind. Ansonsten entspricht das Schaltschema gemäß Fig. 14 für die Übersetzungen 1VM bis 6 VM für Vorwärtsfahrt dem in Fig. 3 gezeigten Schaltschema, weshalb bezüglich der Darstellung der einzelnen Übersetzungen 1VM bis 6VM in den Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Getriebevorrichtung 1 weisen die nachfolgend näher beschriebene Getriebestruktur auf und unterscheiden sich jeweils dadurch, dass einige der Ausführungsbeispiele der Getriebevorrichtung 1 mit einer zusätzlichen elektrischen Maschine ausgeführt sind oder das die Radsätze in axialer Richtung in unterschiedlicher Anordnung nebeneinander oder teilweise radial ineinander angeordnet bzw. geschachtelt verbaut sind.

So ist bei allen Getriebevorrichtungen 1 die erste Anschlusswelle W1 jeweils mit der ersten Planetenradsatzwelle S1 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit einem gehäusefesten Bauteil 4 drehfest verbunden, während die zweite Anschlusswelle W2 mit der Getriebeeingangswelle 2 und mit der zweiten Planetenradsatzwelle ST1 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist. Die dritte Anschlusswelle W3 ist jeweils mit der Getriebeausgangswelle 3 und mit der zweiten Planetenradsatzwelle ST3 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden. Zusätzlich ist die vierte Anschlusswelle W4 mit der vierten Planetenradsatzwelle HR1 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden und über das Schaltelement K3 mit der siebten Anschlusswelle W7 verbindbar. Die fünfte Anschlusswelle W5 ist wiederum mit der dritten Planetenradsatzwelle HR2 des zweiten Planetenradsatzes P1 und mit der ersten Planetenradsatzwelle S3 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden sowie über das Schaltelement P1 mit dem gehäusefesten Bauteil 4 verbindbar. Zusätzlich ist die sechste Anschlusswelle W6 mit der dritten Planetenradsatzwelle HR3 des dritten Planetenradsatzes P3 und mit der zweiten Planetenradsatzwelle ST2 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über das Schaltelement K1 mit der Getriebeeingangswelle 2 verbindbar, während die siebte Anschlusswelle W7 mit der ersten Planetenradsatzwelle S2 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist und über das Schaltelement B2 mit dem gehäusefesten Bauteil 4 über das Schaltelement K2 mit der Getriebeeingangswelle 2 verbindbar ist.

Die Planetenradsätze P1 bis P3 aller in der Zeichnung dargestellten Getriebevorrichtungen 1 sind vorliegend als Minusplanetenradsätze ausgebildet, weshalb die erste Planetenradsatzwelle der Planetenradsätze P1 bis P3 jeweils als Sonnenrad S1 bis S3 ausgebildet sind, während die zweiten Planetenradsatzwellen jeweils als Stege ST1 bis ST3 und die dritten Planetenradsatzwellen als Hohlräder HR1 bis HR3 ausgeführt sind. Im Unterschied hierzu sind die ersten Planetenradsatzwellen der Planetenradsätze jeweils als Sonnenräder, die zweiten Planetenradsatzwellen als Hohlräder und die dritten Planetenradsatzwellen als Stege ausgeführt, wenn die Planetenradsatzwellen als Plusplanetenradsätze ausgebildet sind.

Bei den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 sind die beiden Schaltelemente K1 und K2 getriebeeingangsseitig angeordnet. An die beiden Schaltelemente K1 und K2 schließt sich in axialer Richtung die Radsatzebene des ersten Planetenradsatzes P1 an. Bei der Ausführung des Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist die Radsatzebene des zweiten Planetenradsatzes P2 zwischen der Radsatzebene des ersten Planetenradsatzes P1 und der Radsatzebene des dritten Planetenradsatzes P3 angeordnet, wobei der dritte Planetenradsatz P3 getriebeausgangsseitig positioniert ist. Zusätzlich sind die Schaltelemente B1 bis B3 und das Schaltelement K3 in axialer Richtung zwischen der Radsatzebene des ersten Planetenradsatzes P1 und der Radsatzebene des zweiten Planetenradsatzes P2 vorgesehen, womit auf konstruktiv einfache Art und Weise eine koaxiale Anordnung der Getriebeeingangswelle 2 und der Getriebeausgangswelle 3 möglich ist.

Im Unterschied zu der Ausführung der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 sind der zweiten Planetenradsatz 2 und der dritte Planetenradsatz P3 in einer gemeinsamen Radsatzebene angeordnet, wobei der zweite Planetenradsatz P2 radial innerhalb des dritten Planetenradsatzes P3 montiert ist. Unabhängig von der Anordnung des zweiten Planetenradsatzes P2 und des dritten Planetenradsatzes P3 ist auch bei der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 2 die Getriebeausgangswelle 3 koaxial zu der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet, womit die Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 bevorzugt für eine Längsanordnung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind.

Bei den Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 4 und Fig. 5 ist der Getriebeausgang seitlich vorgesehen, weshalb diese Ausführungsformen in der Getriebevorrichtung 1 bevorzugter Weise in einer sogenannten Front-Queranordnung in einem Fahrzeug verwendbar sind. Bei den Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 4 und Fig. 5 ist lediglich das Schaltelement K1 get ebeeingangsseitig positioniert, während die Schaltelemente B1 bis B3 und die Schaltelemente K1 und K3 zwischen den Planetenradsätzen P1 , der jeweils getriebeausgangsseitig vorgesehenen ist, und dem zweiten Planetenradsatz P2 oder bei der in Fig. 5 dargestellten geschachtelten Anordnung der beiden Planetenradsätze P2 und P3 zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und den beiden Planetenradsätzen P2 und P3 angeordnet sind.

Die in Fig. 6 bis Fig. 9 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiele der Getriebevorrichtung umfassen jeweils zusätzlich eine elektrische Maschine 5, dessen Stator 6 mit dem gehäusefesten Bauteil 4 und dessen Rotor 7 mit der vierten Anschlusswelle W4 verbunden ist. Damit stellen die Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 6 bis Fig. 9 sogenannte Hybridgetriebe dar, bei welchen die elektrische Maschine 5 bzw. dessen Rotor 7 jeweils über eine getriebeinterne Vorübersetzung im Bereich des ersten Planetenradsatzes P1 an den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 angebunden ist. Aufgrund der Anbindung der elektrischen Maschine 5 über die getriebeinterne Vorübersetzung ist die elektrische Maschine 5 im Vergleich zu einer direkt an den Kraftfluss bzw. die Getriebeeingangswelle 2 angebundenen elektrischen Maschine kleiner und damit kostengünstiger herstellbar.

Zusätzlich ist im Bereich der Getriebeeingangswelle 2 ein weiteres Schaltelement KO bzw. ein Trennschaltelement vorgesehen, das als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist. Im Bereich des Trennschaltelementes KO ist eine mit der Getriebeeingangswelle 2 wirkverbundene Antriebsmaschine, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, vom Getriebeeingang der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 6 bis Fig. 9 abkoppelbar, um beispielsweise einen rein elektrischen Fahrbetrieb während eines motorischen Betriebes der elektrischen Maschine 5 abkoppeln zu können. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, eine solche Antriebsmaschine im Bereich des Trennschaltelementes KO abzukoppeln und ein im Bereich der Getriebeausgangswelle 3 anliegendes Drehmoment vollständig für einen Antrieb der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 5 zu nutzen und im Bereich der elektrischen Maschine 5 dann elektrische Energie mit hohem Wirkungsgrad erzeugen zu können. Ansonsten entspricht die Getriebestruktur der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 6 der Getriebestruktur der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 und die Getriebestruktur der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 7 der Getriebestruktur der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 4. Zusätzlich weist die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 8 außer der vorbeschriebenen Anbindung der elektrischen Maschine 5 an die vierte Anschlusswelle W4 denselben Aufbau wie die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 2 auf. Zudem hat die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 9 den vorbeschriebenen Aufbau der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 5, weshalb bezüglich der weiteren Funktionsweise der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 6 bis Fig. 9 auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 1 bis Fig. 5 verwiesen wird.

Die weiteren Ausführungsbeispiele der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 sind wiederum jeweils mit der elektrischen Maschine 5 im gleichen Umfang wie die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 bis Fig. 9 ausgeführt. Um ein mit der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 ausgeführtes Fahrzeug dennoch in Rückwärtsfahrtrichtung betreiben zu können, wird die Drehrichtung der elektrischen Maschine 5 entsprechend vorgesehen und die Getriebeausgangswelle 3 mit einer für die Darstellung eines Rückwärtsfahrbetriebes erforderlichen Drehrichtung betrieben.

Ansonsten weist die Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 10 wiederum eine der Getriebestruktur der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 entsprechende Getriebestruktur auf, während die Getriebestrukturen der Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 1 1 , gemäß Fig. 12 und gemäß Fig. 13 jeweils den Getriebestrukturen der Getriebevorrichtung 1 gemäß Fig. 2, gemäß Fig. 4 bzw. gemäß Fig. 5 entsprechen, weshalb bezüglich der weiteren Funktionsweise der Getriebevorrichtungen 1 gemäß Fig. 10 bis Fig. 13 auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 1 und Fig. 2 bzw. Fig. 4 und Fig. 5 verwiesen wird. Bezugszeichen

1 Get ebevorrichtung

2 Getriebeeingangswelle

3 Getriebeausgangswelle

4 gehäusefestes Bauteil

5 elektrische Maschine

6 Stator

7 Rotor

B1 - B3 Schaltelement

HR1 - HR3 Planetenradsatzwelle, Hohlrad

K0 - K3 Schaltelement

P1 - P3 Planetenradsatz

ST1 - ST3 Planetenradsatzwelle, Steg

S1 - S3 Planetenradsatzwelle, Sonnenrad

W1 - W7 Anschlusswelle