Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die Erfindung kann aber auch unabhängig von Kraftfahrzeugen Verwendung finden.

Betriebsintern bekannt sind Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsstrang, welcher neben der Drehmomentübertragungsvorrichtung auch eine Brennkraftmaschine aufweist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann mehrere verschiedene Übersetzungen oder Untersetzungen, nachfolgend gemeinsam Übersetzungen genannt, zur Anpassung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs aufweisen.

Die WO 2014/063980 A1 betrifft ein Getriebe und Verfahren zu dessen Betreiben. Das Getriebe ist mit einem einen Primärantrieb mit einer Primärantriebswelle aufweisenden Antriebsstrang ausgebildet, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Ravigneaux-Planetensatz mit einem zwei Sonnenradwellen, eine Stegwelle und zumindest eine Hohlradwelle aufweisenden doppelten Planetengetriebe, und einem vorgeschalteten, als Reduktionsgetriebe ausgebildeten einfachen Planetensatz mit den Getriebeelementen Sonnenrad, Steg und Hohlrad, wobei ein erstes der Getriebeelemente des einfachen Planetensatzes gehäusefest ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Getriebes.

Die US 8,246,500 B2 betrifft eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung mit einer Brennkraftmaschinen und einem Elektromotor als Antriebsleistungsquellen und betrifft insbesondere eine Verkleinerung der Leistungsübertragungseinrichtung und eine Verbesserung der Brennstoffwirtschaftlichkeit.

Die DE 10 2006 044 885 A1 betrifft Hybridkraftübertragungsstränge mit einer Maschine, einem Getriebe und zwei Motoren/Generatoren und ist durch eine Reihenhybrid-Betriebsart und durch eine Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis charakterisiert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs weiter zu verbessern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle, welche mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, zwei Planetengetriebesätze, eine Abtriebswelle, eine Elektromaschine, eine Bremseinrichtung sowie drei Trennkupplungen.

Der erste Planetengetriebesatz weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz einen Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder auf.

Der zweite Planetengetriebesatz weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder ist drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt. Die Antriebswelle ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar.

Die Bremseinrichtung ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung.

Eine erste der Trennkupplungen (erste Trennkupplung) ist zwischen das erste Sonnenrad und ein nicht mit der Abtriebswelle verbundenes erstes Getriebeelement, insbesondere das erste Hohlrad oder der Planetenträger, geschaltet. Eine zweite der Trennkupplungen (zweite Trennkupplung) ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit einem nicht mit der Abtriebswelle verbundenen ersten Getriebeelement. Eine dritte der Trennkupplungen (dritte Trennkupplung) ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad. Die Elektromaschine ist vorzugsweise zwischen das erste Sonnenrad und die erste Drehkupplung geschaltet. Insbesondere ist die Elektromaschine mit dem ersten Sonnenrad drehverbunden und kann dieses antreiben.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle, welche mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, drei Planetengetriebesätze, eine Abtriebswelle, eine Elektromaschine, eine Bremseinrichtung sowie drei Trennkupplungen.

Der erste Planetengetriebesatz weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad desselben ersten Planetengetriebesatzes auf. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz einen Planetenträger zum beweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder auf. Der zweite Planetengetriebesatz weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes auf. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder ist drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.

Der dritte Planetengetriebesatz weist als dritte Getriebeelemente wenigstens ein drittes Planetenrad zum Kämmen mit einem dritten Sonnenrad auf sowie wenigstens ein fünftes Planetenrad zum Kämmen mit einem dritten Hohlrad und zum Kämmen mit wenigstens einem der dritten Planetenräder. Das dritte Sonnenrad ist mit dem ersten Sonnenrad drehverbunden und das dritte Hohlrad ist mit dem zweiten Hohlrad drehverbunden. Wenigstens eines der dritten Planetenräder und wenigstens eines der fünften Planetenräder sind drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt. Die Antriebswelle ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar.

Die Bremseinrichtung ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung.

Eine erste der Trennkupplungen (erste Trennkupplung) ist vorzugsweise zwischen das erste Sonnenrad und ein nicht mit der Abtriebswelle verbundenes erstes Getriebeelement geschaltet. Eine zweite der Trennkupplungen (zweite Trennkupplung) ist zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit einem nicht mit der Abtriebswelle verbundenen ersten Getriebeelement ausgestaltet. Eine dritte der Trennkupplungen (dritte Trennkupplung) ist zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad ausgestaltet. Die Elektromaschine ist zwischen die Eingangswelle und das erste Sonnenrad geschaltet. Insbesondere kann die Elektromaschine das erste Sonnenrad antreiben.

Mittels der Bremseinrichtung, den drei Trennkupplungen und der Elektromaschine kann eine aus acht verschiedenen Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung ausgewählt bzw. aktiviert werden und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden.

Insbesondere kann durch Betätigen der Bremseinrichtung und wenigstens einer der drei Trennkupplungen eine von vier Betriebsarten mit unterschiedlichen Übersetzungen ausgewählt werden, bei welchen lediglich die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagen kann und der Elektromotor kein Drehmoment bereitstellen muss und sich mit dreht (konventioneller Betrieb bzw. Parallelhybridbetrieb). Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).

Insbesondere kann durch Betätigen der Bremseinrichtung oder Schließen der ersten Trennkupplung bei aktivierter Elektromaschine eine von zwei Betriebsarten gewählt werden, bei welchen alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit einem Drehmoment beaufschlagt (Elektrobetrieb). Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dadurch können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Insbesondere kann bei gelöster Bremseinrichtung und Schließen entweder der zweiten oder der dritten Trennkupplung eine von zwei Betriebsarten ausgewählt werden, bei welchen sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment abgeben (Hybridbetrieb bzw. elektronische gesteuerter CVT-Betrieb/eCVT). Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden.

Durch größere Spreizung der Übersetzungen oder verbesserte Abstufung der Übersetzungen oder einer Wahl aus acht verschiedenen Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung kann das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden, wodurch der Wirkungsgrad verbessert werden kann und die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst ist. Unter einer Eingangswelle ist im Sinne der Erfindung eine Welle zu verstehen, welche zur zumindest mittelbaren Drehverbindung mit einer Brennkraftmaschine, welche demselben Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zugehörig ist, bzw. zur Aufnahme eines Drehmoments von der Brennkraftmaschine dient. Vorzugsweise ist die Eingangswelle durch ein Getriebegehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung drehbar abgestützt bzw. im Getriebegehäuse gelagert.

Unter einem Planetengetriebesatz ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche der Wandlung eines Eingangsdrehmoments in ein Ausgangsdrehmoment (Drehmomentwandlung) dient und dazu Getriebeelemente aufweist. Zu den Getriebeelementen gehören ein Sonnenrad, ein innenverzahntes Hohlrad sowie wenigstens ein Planetenrad, welches sowohl mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt. Vorzugsweise weist der Planetengetriebesatz 2, 3, 4, 5 oder mehr Planetenräder auf, welche jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Vorzugsweise weist der Planetengetriebesatz als weiteres Getriebeelement einen eigenen Planetenträger auf, welcher zum drehbeweglichen Abstützen der Planetenräder dient. Grundsätzlich können das Sonnenrad, das Hohlrad oder der Planetenträger mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt werden und das Ausgangsdrehmoments kann an einem weiteren Getriebeelement abgegriffen werden, welches nicht mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt ist. Vorzugsweise können sich wenigstens zwei der Planetengetriebesätze einen Planetenträger teilen, welcher besonders bevorzugt Planeten beider Planetengetriebesätze drehbeweglich abstützt.

Unter einer Bremseinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche zum lösbaren Festlegen eines der Getriebeelemente, insbesondere des Sonnenrads, des Hohlrads oder des Planetenträgers, insbesondere an dem Getriebegehäuse, dient. Das festgelegte Getriebeelement kann bei blockierter Bremseinrichtung während der Drehmomentwandlung nicht rotieren. Alternativ kann das Getriebeelement bei geöffneter Bremseinrichtung rotieren.

Unter einer Trennkupplung ist im Sinne der Erfindung eine mechanische Einrichtung mit wenigstens zwei Kupplungsteilen zu verstehen, wobei die beiden Kupplungsteile in einem Schließzustand der Trennkupplung miteinander mechanisch, insbesondere reibschlüssig oder formschlüssig, drehverbunden sind und in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander rotieren können. Vorzugsweise sind die beiden Kupplungsteile jeweils mit einer Welle, insbesondere stoffschlüssig, drehverbunden.

Unter einer Abtriebswelle ist im Sinne der Erfindung eine Welle zu verstehen, welche zur zumindest mittelbaren Drehverbindung mit einem zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs einzutreibenden Laufrad des Kraftfahrzeugs (Antriebsrad) dient, und dazu mit einem Drehmoment beaufschlagt werden kann.

Unter einer Elektromaschine ist im Sinne der Erfindung eine Anordnung aus Stator und Rotor zu verstehen, welche miteinander elektromagnetisch wechselwirken können. Vorzugsweise kann der, insbesondere mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbare, Stator den Rotor mit elektromagnetischen Kräften derart beaufschlagen, dass der Rotor ein Drehmoment abgeben kann, wobei die Elektromaschine als Elektromotor wirkt (Motorbetrieb). Alternativ kann der, insbesondere mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbare, Stator vom Rotor derart mit elektromagnetischen Kräften beaufschlagt werden, dass die Elektromaschine elektrische Energie bereitstellen kann und als elektrischer Generator wirkt (Generatorbetrieb). Der Stator kann den Rotor wahlweise zur Rotation in einer von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen beaufschlagen. Die Elektromaschine ist derart ausgestaltet, dass die Drehzahl des Rotors verschiedene Werte innerhalb eines Drehzahlintervalls annehmen kann. Insbesondere kann die Elektromaschine ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster oder zweiter Trennkupplung anstelle der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagen.

Nachfolgend werden bevorzugte Weiterbildungen der Drehmomentübertragungseinrichtung beschrieben, die jeweils miteinander kombiniert werden können, soweit es nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Trennkupplung zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem Planetenträger ausgestaltet. Alternativ ist die zweite Trennkupplung zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem ersten Hohlrad ausgestaltet. Vorzugsweise ist die zweite Trennkupplung zwischen die Eingangswelle und die erste Trennkupplung geschaltet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abtriebswelle mit dem ersten Hohlrad drehverbunden. Alternativ ist die Abtriebswelle mit dem Planetenträger drehverbunden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt einen vierten Planetengetriebesatz auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad und mit einem vierten Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes, mit einem vierten Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder, wobei die Eingangswelle mit dem vierten Hohlrad drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger mit dem ersten Sonnenrad verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung. Vorzugsweise ist der vierte Planetengetriebesatz als Reduziergetriebe oder Untersetzungsgetriebe zur Verringerung der Eingangsdrehzahl ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der vierte Planetengetriebesatz als Minusgetriebe mit Umkehr der Wirkrichtung des Ausgangsdrehmoments ausgebildet. Mit dem vierten Planetengetriebesatz kann die Spreizung der verfügbaren bzw. schaltbaren Übersetzungen vergrößert sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der vierte Planetenträger mit der ersten Trennkupplung drehverbunden. Diese Weiterbildung kann den Vorteil einer vergrößerten Spreizung der verfügbaren bzw. schaltbaren Übersetzungen bieten.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Kraftfahrzeug eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen sowie eine Brennkraftmaschine auf, wobei vorzugsweise die Drehmoment- Übertragungsvorrichtung zwischen die Brennkraftmaschine und eines der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs geschaltet ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann den Vorteil bieten, dass das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden kann. Ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb (Betriebsverfahren) einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen weist wenigstens einen der folgenden Schritte auf:

S-1 Betätigen der ersten Trennkupplung, S-2 Betätigen der zweiten Trennkupplung,

S-3 Betätigen der dritten Trennkupplung,

S-4 Betätigen der ersten Bremseinrichtung, S-5 Aktivieren der Elektromaschine.

Vorzugweise werden zum Wechsel der Übersetzung mehrere der vorgenannten Schritte zeitgleich durchgeführt.

Vorzugsweise erfolgt Schritt S5 derart, dass der Rotor der Elektromaschine ein Drehmoment bei unterschiedlichen Drehzahlen und bei einer von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen abgeben kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens wird für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die erste Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die dritte Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine aktiviert und die Bremseinrichtung blockiert, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine aktiviert und die erste Trennkupplung geschlossen, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine aktiviert und die zweite Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine aktiviert und die dritte Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt. Auf diese Weise kann eine von acht Betriebsarten BA1 bis BA8 ausgewählt werden.

Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle mit einem Drehmoment. Mit Betätigen wenigstens einer der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost-Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb). Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Die Betriebsarten BA5, BA6 unterscheiden sich durch die jeweilige Übersetzung.

Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter oder dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.

In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden.

Gemäß einer alternativen Weiterbildung des Betriebsverfahrens wird für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die dritte Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die erste Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine aktiviert und die Bremseinrichtung blockiert, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine aktiviert und die erste Trennkupplung geschlossen, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine aktiviert und die zweite Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine aktiviert und die dritte Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt.

Auf diese Weise kann eine von acht Betriebsarten BA1 bis BA8 ausgewählt werden.

Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 stellt die Elektromaschine vorzugsweise kein Drehmoment bereit und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle mit einem Drehmoment (konventioneller bzw. Parallelhybrid-Betrieb). Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost-Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).

Mit Betätigen wenigstens einer der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann dabei vorzugsweise eine aus vier verschiedenen Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) gewählt werden.

Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Die Betriebsarten BA5, BA6 unterscheiden sich durch die jeweilige Übersetzung.

Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster oder zweiter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.

In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt,

Fig. 2 schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt,

Fig. 3 schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 1 ,

Fig. 4 schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 2,

Fig. 5 einen Übersetzungsplan für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 3,

Fig. 6 einen Übersetzungsplan für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 4,

Fig. 7 als Tabelle die Betätigung der drei Trennkupplungen, der Bremseinrichtung und der Elektromaschine für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 3, 5,

Fig. 8 als Tabelle eine alternative Betätigung der drei Trennkupplungen, der Bremseinrichtung und der Elektromaschine für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 4, 6

Fig. 9 schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt,

Fig. 10 schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt. Fig.1 zeigt schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend eine mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbare Eingangswelle EW, zwei Planetengetriebesätze PGS1 , PGS 2, eine Elektromaschine EM, eine Abtriebswelle AW, eine Bremseinrichtung B1 sowie drei Trennkupplungen C1 , C2, C3.

Der erste Planetengetriebesatz PGS1 weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad P1 auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad S1 und mit einem ersten Hohlrad H1 desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz PGS1 einen Planetenträger PC zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder P1 auf.

Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad S2 und mit einem zweiten Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder P1 ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder P2 ist drehbeweglich vom Planetenträger PC des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.

Die Antriebswelle AW ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit dem ersten Hohlrad H1 drehverbindbar.

Die Bremseinrichtung B1 ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads S2 ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die erste Trennkupplung C1 ist zwischen ein erstes Getriebeelement und das erste Sonnenrad S1 geschaltet. Die zweite Trennkupplung C2 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem Planetenträger PC. Die dritte Trennkupplung C3 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem zweiten Hohlrad H2. Die Elektromaschine EM ist zwischen die erste Trennkupplung C1 und das erste Sonnenrad S1 geschaltet und kann das erste Sonnenrad S1 antreiben.

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend eine mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbare Eingangswelle EW, zwei Planetengetriebesätze PGS1 , PGS 2, eine Elektromaschine EM, eine Abtriebswelle AW, eine Bremseinrichtung B1 sowie drei Trennkupplungen C1 , C2, C3.

Der erste Planetengetriebesatz PGS1 weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad P1 auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad S1 und mit einem ersten Hohlrad H1 desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz PGS1 einen Planetenträger PC zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder P1 auf. Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad S2 und mit einem zweiten Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder P1 ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder P2 ist drehbeweglich vom Planetenträger PC des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.

Die Antriebswelle AW ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit dem Planetenträger PC drehverbindbar. Die Bremseinrichtung B1 ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads S2 ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die erste Trennkupplung C1 ist zwischen ein erstes Getriebeelement und das erste Sonnenrad S1 geschaltet. Die zweite Trennkupplung C2 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem ersten Hohlrad H1. Die dritte Trennkupplung C3 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem zweiten Hohlrad H2.

Die Elektromaschine EM ist zwischen die erste Trennkupplung C1 und das erste Sonnenrad S1 geschaltet und kann das erste Sonnenrad S1 antreiben.

Fig. 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 1. Zusätzlich weist diese Drehmomentübertragungsvorrichtung einen vierten Planetengetriebesatz PGS4 auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad P4 zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad S4 und mit einem vierten Hohlrad H4 des vierten Planetengetriebesatzes PGS4, mit einem vierten Planetenträger PC4 zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder P4, wobei die Eingangswelle EW mit dem vierten Hohlrad H4 drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung C2. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad S4 mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger PC4 mit dem ersten Sonnenrad S1 verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung C1. Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 2. Abweichend weist diese Drehmomentübertragungsvorrichtung einen vierten Planetengetriebesatz PGS4 auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad P4 zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad S4 und mit einem vierten Hohlrad H4 des vierten Planetengetriebesatzes PGS4, mit einem vierten Planetenträger PC4 zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder P4, wobei die Eingangswelle EW mit dem vierten Hohlrad H4 drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung C2. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad S4 mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger PC4 mit dem ersten Sonnenrad S1 verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung C1.

Fig. 5 zeigt einen Übersetzungsplan oder sogenannten Kutzbachplan für ein erfindungsgemäßes Getriebe entsprechend der Fig. 3. Die horizontale Achse ist die Räderachse, welche die Lage und die Radien der Zahnräder angibt. Auf der vertikalen Achse ist die Umfangsgeschwindigkeit als radiale Funktion jedes Rades angegeben. Erfindungsgemäß ergeben sich Betriebsarten BA1 bis BA4 mit vier Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) aus der Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 sowie der Aktivierung der Elektromaschine EM bei einigen Betriebsarten gemäß Fig. 7. Dabei bietet die Betriebsart BA1 die kürzeste und die Betriebsart BA4 die längste Übersetzung. Des Weiteren sind mit E1 , E2 die Betriebsarten BA5, BA6 bezeichnet, in welchen die Elektromaschine EM alleine das Drehmoment für den Antrieb bereitstellt.

Fig. 6 zeigt einen Übersetzungsplan oder sogenannten Kutzbachplan für ein erfindungsgemäßes Getriebe entsprechend der Fig. 4. Die horizontale Achse ist die Räderachse, welche die Lage und die Radien der Zahnräder angibt. Auf der vertikalen Achse ist die Umfangsgeschwindigkeit als radiale Funktion jedes Rades angegeben. Erfindungsgemäß ergeben sich Betriebsarten BA1 bis BA4 mit vier Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) aus der Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 sowie der Aktivierung der Elektromaschine EM bei einigen Betriebsarten gemäß Fig. 8. Dabei bietet die Betriebsart BA1 die kürzeste und die Betriebsart BA4 die längste Übersetzung bei. Des Weiteren sind mit E1 , E2 die Betriebsarten BA5, BA6 mit ruhender Brennkraftmaschine und aktivierter Elektromaschine EM bezeichnet. Fig. 7 zeigt als Tabelle eine vorzugsweise Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 und der Elektromaschine EM für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Figuren 3 und 5, insbesondere entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens. Dabei bedeutet„x" eine geschlossene Trennkupplung bzw. eine blockierte Bremseinrichtung. Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine EM kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle EW mit einem Drehmoment. Mit Betätigen der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).

Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden.

Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter und dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden. In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung und insbesondere bei geöffneter dritter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden. Fig. 8 zeigt als Tabelle eine vorzugsweise Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 und der Elektromaschine EM für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Figuren 4und 6, insbesondere entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens. Dabei bedeutet„x" eine geschlossene Trennkupplung bzw. eine blockierte Bremseinrichtung.

Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine EM kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle EW mit einem Drehmoment. Mit Betätigen der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb). Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden.

Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter und dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.

In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung und insbesondere bei geöffneter dritter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen schematisch eine Drehmoment- Übertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Eingangswelle (EW) und einem ersten Planetengetriebesatz (PGS1 ), welcher als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad (P1 ) zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad (S1 ) und mit einem ersten Hohlrad (H1 ) des ersten Planetengetriebesatzes und einen Planetenträger (PC) zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder (P1 ) aufweist.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist vorzugsweise einen zweiten Planetengetriebesatz (PGS2) auf, welcher als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad (P2) zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad (S2) und mit einem zweiten Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebesatzes aufweist, wobei wenigstens eines der zweiten Planetenräder (P2) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt ist.

Weiter vorzugsweise weist diese einen dritten Planetengetriebesatz (PGS3) auf, welcher als dritte Getriebeelemente wenigstens ein drittes Planetenrad (P3) zum Kämmen mit einem dritten Sonnenrad (S3) aufweist, wenigstens ein fünftes Planetenrad (P5) zum Kämmen mit einem dritten Hohlrad (H3) und wenigstens einem der dritten Planetenräder (P3), wobei das dritte Sonnenrad (S3) mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden und das dritte Hohlrad (H3) mit dem zweiten Hohlrad (H2) drehverbunden ist, wobei wenigstens eines der dritten Planetenräder (P3) und wenigstens eines der fünften Planetenräder (P5) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt sind.

Weiter vorzugsweise ist eine Abtriebswelle (AW) mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar und eine Bremseinrichtung (B1 ) ist ausgestaltet zum lösbaren Festlegen des zweiten Sonnenrads (S2).

Eine erste Trennkupplung (C1 ) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung des ersten Sonnenrads (S1 ) und eines der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), welches insbesondere nicht mit der Abtriebswelle drehverbunden ist, eine zweite Trennkupplung (C2) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem vorgenannten einen der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), und eine dritte Trennkupplung (C3) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle (EW) mit dem zweiten Hohlrad (H2). Eine Elektromaschine (EM) ist vorzugsweise mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 und 10 ist die Eingangswelle über die dritte Trennkupplung (C3) vorzugsweise mit dem zweiten Hohlrad (H2) und dem dritten Hohlrad (H3) und über die zweite Trennkupplung (C2) vorzugsweise mit dem ersten Hohlrad (H1 ) und dem vierten Hohlrad (H4) drehverbunden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist die Abtriebswelle (AW) mit dem ersten Hohlrad (H1 ) drehverbunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist die Abtriebswelle (AW) mit den Planetenträgern des ersten, zweiten und dritten Planetengetriebes (PGS1 , PGS2, PGS3) drehverbunden.

Bezugszeichen

EW Eingangswelle

PGS1 erster Planetengetriebesatz

51 erstes Sonnenrad

P1 erstes Planetenrad

H1 erstes Hohlrad

PC Planetenträger

PGS2 zweiter Planetengetriebesatz

52 zweites Sonnenrad

P2 zweites Planetenrad

H2 zweites Hohlrad

AW Abtriebswelle

B1 Bremseinrichtung

C1 erste Trennkupplung

C2 zweite Trennkupplung

C3 dritte Trennkupplung PGS3 dritter Planetengetriebesatz

53 drittes Sonnenrad

P3 drittes Planetenrad

H3 drittes Hohlrad P5 fünftes Planetenrad

PGS4 vierter Planetengetriebesatz S4 viertes Sonnenrad

P4 viertes Planetenrad

H4 viertes Hohlrad

PC4 vierter Planetenträger EM Elektromaschine

1 , 2, 3, 4 Übersetzungen