-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einem CVT-Getriebe und mit einem Differenzial wobei das CVT-Getriebe eine CVT-Getriebestufe mit variabler Übersetzung zwischen einer Leistungseingangswelle und einer Leistungsausgangswelle aufweist und wobei die Leistungsausgangswelle und eine Eingangswelle des Differenzials miteinander gekoppelt sind und das Differenzial mit wenigstens eine ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle versehen ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
DE 40 25 455 A1 zeigt eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung weist eine Antriebsmaschine, die ein Motor ist, eine Kupplung (wahlweise eine Flüssigkeitskupplung oder einen Wandler), einen Planetentrieb, eine CVT-Getriebestufe, eine Stirnradstufe und ein Differenzial auf. „CVT” steht für die englische Bezeichnung Continuously-Variable-Transmission und heißt dementsprechend kontinuierlich-variables Getriebe. Der Planetentrieb ist ein Vorwärts-Rückwärts-Schaltgetriebe mit einer ein- und ausrückbaren Kupplung und einer Bremse. Darüber hinaus kann der Leistungsfluss durch Ausrücken der Kupplung und zeitgleiches Lösen der Bremse unterbrochen werden. Mit dem Planetentrieb ist eine Leistungseingangswelle des CVT-Getriebes verbunden. Die Leistungseingangswelle ist über eine stufenlos verstellbare getriebliche Verbindung einer CVT-Getriebestufe mit einer Leistungsausgangswelle wirkverbunden. Die Leistungsausgangswelle ist mit einer Stirnradstufe gekoppelt über die eine Eingangswelle eines Differenzials antreibbar ist. Das Differenzial, das als klassisches Kegelradplanetengetriebe ausgeführt ist, weist zwei Abtriebswellen auf. Die Abtriebswellen sind mit den angetriebenen Rädern einer Fahrzeugachse verbunden.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebevorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist.
-
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Erfindung sieht vor, dass die Eingangswelle über wenigstens eine schaltbare getriebliche Wirkverbindung des Differenzials mit den Abtriebswellen gekoppelt ist, wodurch das Differenzial schaltbar ist.
-
Die Übersetzungen zwischen der Eingangswelle des Differenzials und der jeweiligen der Abtriebswellen des Differenzials sind durch mindestens ein Stellglied veränderbar. Dementsprechend kann in dem Differenzial die Übersetzung zwischen der Eingangswelle des Differenzials und jeder einzelnen Abtriebswelle oder die Gesamtübersetzung zwischen der Eingangswelle und beiden Abtriebswellen mittels der schaltbaren getrieblichen Wirkverbindung geändert werden. Die Änderungen können Drehzahlen genauso betreffen wie Drehrichtungsumkehr. Stellglieder sind im Sinne der Erfindung Kupplungen und Bremsen. Kupplungen sind vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgeführt.
-
Die Anordnung kann auch als Vorwärts-Rückwärts-Schaltgetriebe eingesetzt werden. In diesem Fall ist die Getriebevorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik einfacher aufgebaut, weil das eingangsseitig des CVT-Getriebes angeordnete Vorwärts-Rückwärts-Schaltgetriebe nicht mehr erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung und der erfindungsgemäße Antriebsstrang sind bei gleicher Funktion und verbesserten Möglichkeiten einfacher aufgebaut und können dementsprechend Bauraum sparend ausgelegt sein. Die Kosten für die Herstellung der Getriebevorrichtung und der Antriebsvorrichtung können reduziert werden.
-
Das Differenzial ist vorzugsweise ein Planetengetriebe. Anschlusswellen eines Planetengetriebes sind im Sinne der Erfindung Antriebswellen oder Abtriebswellen und auch Festglieder. Die Eingangswelle des Differenzials kann z. B. auch als Antriebswelle betrachtet werden. Typen von Anschlusswellen sind Planetenträger, Sonnenräder und Hohlräder.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Planetengetriebe ein zumindest aus zwei miteinander gekoppelten Planetentrieben zusammengesetztes Planetenkoppelgetriebe ist. In einem Planetenkoppelgetriebe sind die Planetentriebe über eine, vorzugsweise jedoch über zwei Koppelwellen oder Anschlusswellen und jeweils mindestens ein Stellglied zwischen den Anschlusswellen miteinander gekoppelt. Dabei können Anschlusswellen gleichen Typs oder unterschiedlicher Typen beliebig miteinander gekoppelt werden.
-
Koppelwellen sind die Anschlusswellen, über die die beiden Planetentriebe des Planetentriebs dauerhaft miteinander gekoppelt sind. Koppelwellen können mit Hilfe mindestens eines Stellgliedes oder auch ohne Einwirkung des Stellgliedes gegeneinander oder gegen ein Gehäuse gebremst oder mit anderen Anschlusswellen gekoppelt werden.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Planetentriebe Stirnrad-Planetentriebe sind. Die Stirnrad-Planetentriebe weisen als Anschlusswelle jeweils wenigstens einen Planetenträger auf. An dem jeweiligen Planetenträger sind Planetenräder drehbar gelagert. Die Planetenräder eines jeweiligen Stirnrad-Planetentriebs stehen jeweils mit wenigstens einer weiteren Anschlusswelle oder mit zwei oder drei Anschlusswellen im Zahneingriff. Denkbar ist auch, dass die Planetenräder mit weiteren Planetenrädern eines Planetensatzes des gleichen Planetentriebs oder eines anderen Planetentriebs im Zahneingriff stehen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass einer der Planetentriebe eine sogenannte Überlagerungsstufe ist. Der andere der Planetentriebe wird als Wendestufe bezeichnet. Die Überlagerungsstufe ist in Anlehnung an die Definition eines Überlagerungsgetriebes ein einfacher Planetentrieb mit einem Laufgrad F ≥ 2 zur Überlagerung von Drehzahlen bzw. Leistungen. Der Laufgrad F ≥ 2 gibt im Gegensatz zum Laufgrad F = 1 an, dass mindestens zwei voneinander unabhängige Bewegungsgrößen des Planetentriebs bekannt sein müssen, damit die Bewegungszustände aller Glieder des Planetentriebs eindeutig bestimmbar sind. Bewegungsgrößen sind z. B. Angaben dazu, wie viele Anschlusswellen den Leistungsfluss beeinflussen. Bewegungszustände sind dann z. B. die Übersetzung zwischen der/den Eingangswelle(n) und der/den Ausgangswelle(n) oder sind die Drehrichtungen einzelner Glieder. Bei einem Planetentrieb mit einem Laufgrad F = 1, wie bei einem einfachen Standgetriebe dagegen reicht die Angabe einer Bewegungsgröße, um die Bewegungszustände der restlichen Glieder zu definieren. In der Wendestufe kann durch Drehrichtungsumkehr eine andere Geschwindigkeit oder eine andere Drehrichtung einer oder mehrere Abtriebswellen erzeugt werden.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Planetentriebe wahlweise mit einem oder zugleich mit zwei Stellgliedern miteinander koppelbar sind. Jedes Stellglied ist zwischen einer Anschlusswelle des ersten Planetentriebs und einer Anschlusswelle des zweiten Planetentriebs angeordnet. Alternativ oder zugleich greifen ein oder beide Stellglieder an mindestens einer Koppelwelle an, mit der die Planetentriebe miteinander gekoppelt sind.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Planetentrieb die erste Abtriebswelle aufweist und dass der zweite Planetentrieb die zweite Abtriebswelle aufweist. Dementsprechend sind die Planetengetriebe bei Geradeausfahrt und angetriebenem Differenzial miteinander gekoppelt. Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist, dass das Differenzial ein wälzendes Differenzial ist.
-
In den klassischen Differenzialen gibt es bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges und gleichem Schlupf der angetriebenen Fahrzeugräder keine Bewegung. Das Differenzial läuft mit Ausgleichsrädern und Abtriebswellen als Block um. Die Ausgleichsräder und Abtriebswellen stehen zwar in diesem Betriebszustand miteinander im Zahneingriff, kämmen jedoch nicht. Die Übersetzung des Differenzials ist in diesem Fall dessen äußere Übersetzung und ist zwischen der Eingangswelle und den Abtriebswellen gleich +1.
-
Im wälzenden Differenzial kämmen die Ausgleichsräder mit den Abtriebsrädern permanent auch bei Geradeausfahrt und gleichem Schlupf der Fahrzeugräder. Die Übersetzung des Differenzials von der Eingangswelle zu den Abtriebswellen ist von den Verzahnungsverhältnissen im Inneren des Differenzials abhängig. Als Übersetzungen kommen verschiedene Übersetzungen in Frage, die ungleich 1 und positiv oder negativ sein können. Dementsprechend kann in der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit dem Differenzial auch ein Vorwärts-Rückwärts-Schaltgetriebe verwirklicht werden. Das bisher in Anordnungen des bekannten Standes der Technik vor der CVT-Getriebestufe angeordnete Vorwärts-Rückwärts-Planetenschaltgetriebe ist der Erfindung entsprechend vorteilhaft in das Differenzial integriert. Der für die Antriebsvorrichtung notwendige Bauraum kann gegenüber Anordnungen des Standes der Technik kleiner sein. Die Kosten für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung können gegenüber Antriebsvorrichtungen des Standes der Technik niedriger sein.
-
Die Leistungsausgangswelle der CVT-Getriebestufe und die Anschlusswellen des Differenzials sind entweder koaxial ausgerichtet oder weisen parallel bzw. zueinander geneigte Rotationsachsen auf. Im Falle einer parallelen Anordnung ist die Leistungsausgangswelle der CVT-Getriebestufe über eine Stirnradstufe oder einen weiteren Planetentrieb mit der Eingangswelle des Differenzials wirkverbunden. In Winkeltrieben mit Ritzeln und Tellerrädern sind die Rotationsachsen zueinander geneigt und verlaufen insbesondere rechtwinklig zueinander ausgerichtet.
-
Die Abtriebswellen des Differenzials sind Sonnenräder oder andere Anschlusswellen bzw. deren Verlängerungen in Form von Gelenkwellen usw.. Die Abtriebswellen sind direkt mit den Fahrzeugwellen gekoppelt. Alternativ weist die Getriebevorrichtung zwischen wenigstens einer der Abtriebswellen und dem zugeordneten Fahrzeugrad, vorzugsweise jedoch zwischen jeder der Abtriebswellen und dem zugeordneten Fahrzeugrad, eine weitere Getriebestufe auf. Diese Getriebestufe kann eine Stirnradstufe sein.
-
Beschreibung der Figuren
-
1 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 1 mit einer Antriebsmaschine 2, einer Kupplung bzw. mit einem Wandler 3 und mit einer Getriebevorrichtung 4. Die Antriebsmaschine 2 ist in diesem Fall ein Verbrennungsmotor. Es können jedoch auch beliebig andere Antriebsmaschinen eingesetzt werden. Die Antriebsmaschine 2 ist über den Wandler 3 mit der Getriebevorrichtung 4 gekoppelt. Die Getriebevorrichtung 4 ist durch ein CVT-Getriebe und aus einer Stirnradstufe 5 und aus einem Differenzial 6 gebildet. Von dem CVT-Getriebe ist nur eine CVT-Getriebestufe 7 schematisch dargestellt. Die CVT-Getriebestufe 7 ist ein Schub- oder Zugmitteltrieb mit variabler Übersetzung zwischen einer Leistungseingangswelle 8 und einer Leistungsausgangswelle 9.
-
Das Differenzial 6 ist mit der Leistungsausgangswelle 9 der CVT-Getriebestufe 7 gekoppelt. Dazu ist das Differenzial 6 über die Stirnradstufe 5 mit der CVT-Getriebestufe 7 getrieblich wirkverbunden. Die Stirnradstufe 5 ist ein sogenannter Final-Drive und aus zwei Stirnrädern 11 und 12 gebildet. Das Stirnrad 11 ist Antriebsrad des Final-Drive und sitzt auf einer Getriebewelle 13, die entweder durch die verlängerte Leistungsausgangswelle 9 gebildet oder mit dieser verbunden ist. Dementsprechend weisen die Leistungsausgangswelle 9 und die Getriebewelle 13 bzw. das Stirnrad 11 die gleiche Rotationsachse 15 auf. Das zweite Stirnrad 12 ist Abtriebsrad des Final-Drive sowie ein Antriebsrad 16 des Differenzials 6 und als solches die Eingangswelle 17. Die parallel zur Rotationsachse 15 der Leistungsausgangswelle 9 verlaufende Rotationsachse 18 ist Zentralachse des Differenzials 6 und Rotationsachse der Eingangswelle 17.
-
Das Differenzial 6 ist ein Schaltgetriebe und ist als ein Planetenkoppelgetriebe aus einem ersten Planetentrieb 19 und aus einem zweiten Planetentrieb 21 gebildet. Es weist drei Stellelemente 22, 23 und 24 auf, die ein- und ausrückbare Kupplungen sind. Das Differenzial 6 ist mit zwei Abtriebswellen 25 und 26 versehen. Die erste Abtriebswelle 25 führt in Richtung des Pfeils zu mindestens einem nicht dargestellten Fahrzeugrad. Die zweite Abtriebswelle 26 geht in entgegengesetzte Richtung vom zweiten Planetenabtrieb ab. Sie führt in Richtung des anderen Pfeils zu mindestens einem weiteren nicht dargestellten Fahrzeugrad hin. Die Übersetzung zwischen der Eingangswelle 17 und den Abtriebswellen 25 und 26 ist durch wenigstens eines der Stellglieder 22, 23 oder 24 oder durch deren gemeinsame Wirkung veränderbar.
-
3 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 10, deren Aufbau sich im Wesentlichen durch eine andere Getriebevorrichtung von der Antriebsvorrichtung 1 unterscheidet. Die Antriebsvorrichtung 10 weist eine Antriebsmaschine 2, eine Kupplung bzw. einen Wandler, wahlweise einen nicht dargestellten Vorwärts-Rückwärts-Trieb und eine Getriebevorrichtung 14 auf. Die Getriebevorrichtung 14 ist aus einem CVT-Getriebe mit der in 3 dargestellten CVT-Getriebestufe 7 und aus einem Differenzial 20 gebildet.
-
Das Differenzial 20 ist mit der Leistungsausgangswelle 9 der CVT-Getriebestufe 7 direkt gekoppelt. Dazu ist eine nicht weiter gezeigte Anschlusswelle des Differenzials 20 als Eingangswelle 17 ausgebildet. Die Eingangswelle 17 ist zur Leistungsausgangswelle 9 so koaxial angeordnet, dass beide Wellen 9 und 17 als gemeinsame Rotationsachse 18 die Zentralachse des Differenzials 20 aufweisen.
-
Das Differenzial 20 ist ein Schaltgetriebe und als ein Planetenkoppelgetriebe aus einem ersten Planetentrieb 27 und aus einem zweiten Planetentrieb 28 gebildet. Es weist drei Stellelemente 22, 23 und 24 auf, die ein- und ausrückbare Kupplungen oder wahlweise auch die eine oder andere Bremse sind.
-
Das Differenzial 20 ist mit zwei Abtriebswellen 25 und 26 versehen. Die erste Abtriebswelle 25 geht von dem ersten Planetentrieb 27 aus. Es führt zur einen Seite hin konzentrisch durch die Leistungsausgangswelle 9 hindurch in Richtung des einen Pfeils zu mindestens einem nicht dargestellten Fahrzeugrad. Die zweite Abtriebswelle 26 geht zur anderen Seite hin vom zweiten Planetenabtrieb 28 ab. Sie führt in Richtung des anderen Pfeils zu mindestens einem weiteren nicht dargestellten Fahrzeugrad. Die Übersetzung zwischen der Eingangswelle 17 und den Abtriebswellen 25 und 26 ist durch wenigstens eines der Stellglieder 22, 23 oder 24 oder durch deren Zusammenwirken veränderbar.
-
2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Differenzials 30 einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung bzw. Antriebsvorrichtung. Das Differenzial 30 als Planetenkoppelgetriebe ist aus zwei Planetentrieben 29 und 31 gebildet. Es weist zwei Stellglieder 32 und 33 auf. Die Erfindung ist nicht auf den Aufbau dieses Differenzials 30 beschränkt. Das Ausführungsbeispiel dient lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung.
-
Der erste Planetentrieb 29 ist aus vier Anschlusswellen 34, 35, 36 und 37 gebildet. Eingangswelle 17 ist die Anschlusswelle 34. Die Anschlusswelle 34 ist in diesem Beispiel ein als Stirnrad ausgeführtes erstes Sonnenrad des ersten Planetentriebs 29. Die erste Abtriebswelle des Differenzials 30 ist die Anschlusswelle 35 des ersten Planetentriebs 29. Die Anschlusswelle 35 ist in diesem Fall ein Planetenträger 39. Die Anschlusswelle 36 ist in diesem Beispiel ein als Stirnrad mit Innenverzahnung ausgeführtes Hohlrad und ist mit dem Stellglied 32 verbunden. Eine in diesem Fall als zweites Sonnenrad mit Stirnverzahnung ausgebildete Anschlusswelle 37 des ersten Planetentriebs 29 ist mit dem Stellglied 33 verbunden. Ein erster Satz erster Planetenräder 38 des ersten Planetentriebs 29 ist drehbar an dem Planetenträger 39 gelagert. Die mit Stirnverzahnung versehenen Planetenräder 38 stehen im Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad und dem Hohlrad. Mit jedem der Planetenräder 38 ist ein als Stirnrad ausgeführtes zweites Planetenrad 41 eines zweiten Satzes drehstarr verbunden und steht im Zahneingriff mit dem zweiten Sonnenrad des ersten Planetentriebs 29.
-
Der zweite Planetentrieb 31 weist drei bewegliche Anschlusswellen 42, 43 und 44 und eine festgelegte Anschlusswelle auf. Die Anschlusswelle 42 ist mit dem Stellglied 32 verbunden und ist in diesem Fall ein Hohlrad des zweiten Planetentriebs 31. Die Anschlusswelle 43 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Planetenträger ausgeführt und mit dem Stellglied 33 verbunden. Die zweite Abtriebswelle des Differenzials 30 ist die Anschlusswelle 44 des zweiten Planetentriebs 31 und ist ein Sonnenrad 47. Der zweite Planetentrieb 31 weist zwei Sätze Planetenräder 45 und 46 auf. Die Planetenräder 45 des ersten Satzes sind drehbar an dem Planetenträger gelagert, wobei jedes Planetenrad 45 im Zahneingriff mit einem Planetenrad 46 des zweiten Satzes und mit dem Sonnenrad 47 steht. Die Planetenräder 46 stehen im Zahneingriff mit einer Innenverzahnung 48, die an einem Gehäuse 40 festgelegt ist. Alternativ ist die Innenverzahnung 48 an einem an dem Gehäuse 40 festen Hohlrad ausgebildet, welches die festgelegte Anschlusswelle ist.
-
Über das Stellglied
32, das in diesem Fall als Lamellenkupplung ausgebildet ist, ist eine ausrückbare Verbindung zwischen der Anschlusswelle
36 des ersten Planetentriebs
29 und der Anschlusswelle
42 des zweiten Planetentriebs
31 herstellbar. Über das Stellglied
33, dass beispielhaft als Lamellenkupplung symbolisiert ist, ist eine ausrückbare Verbindung zwischen der Anschlusswelle
37 des ersten Planetentriebs
29 und der Anschlusswelle
43 des zweiten Planetentriebs
31 herstellbar. Bezugszeichen
| 1 | Antriebsvorrichtung | 25 | erste Abtriebswelle |
| 2 | Antriebsmaschine | 26 | zweite Abtriebswelle |
| 3 | Wandler | 27 | erster Planetentrieb |
| 4 | Getriebevorrichtung | 28 | zweiter Planetentrieb |
| 5 | Stirnradstufe | 29 | erster Planetentrieb |
| 6 | Differenzial | 30 | Differenzial |
| 7 | CVT-Getriebestufe | 31 | zweiter Planetentrieb |
| 8 | Leistungseingangswelle | 32 | Stellglied |
| 9 | Leistungsausgangswelle | 33 | Stellglied |
| 10 | Antriebsvorrichtung | 34 | Anschlusswelle |
| 11 | Stirnrad | 35 | Anschlusswelle |
| 12 | Stirnrad | 36 | Anschlusswelle |
| 13 | Getriebewelle | 37 | Anschlusswelle |
| 14 | Getriebevorrichtung | 38 | erstes Planetenrad |
| 15 | Rotationsachse | 39 | Planetenträger |
| 16 | Antriebsrad | 40 | Gehäuse |
| 17 | Eingangswelle | 41 | zweites Planetenrad |
| 18 | Rotationsachse | 42 | Anschlusswelle |
| 19 | erster Planetentrieb | 43 | Anschlusswelle |
| 20 | Differenzial | 44 | Anschlusswelle |
| 21 | zweiter Planetentrieb | 45 | erste Planetenräder |
| 22 | Stellglied | 46 | zweite Planetenräder |
| 23 | Stellglied | 47 | Sonnenrad |
| 24 | Stellglied | 48 | Innenverzahnung |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
