DE102014208795A1 - Transmission device with at least one transmission input shaft, at least one transmission output shaft and a plurality of planetary gear sets - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Getriebevorrichtung (G) mit wenigstens einer Getriebeeingangswelle (GW1), mindestens einer Getriebeausgangswelle (GW2) und mehreren Planetenradsätzen (P1 bis P4) beschrieben, deren Wellen zumindest teilweise über formschlüssige Schaltelemente (A bis F) zur Darstellung verschiedener Übersetzungen miteinander koppelbar und/oder drehfest festsetzbar sind und über die jeweils ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle (GW1) und der Getriebeausgangswelle (GW2) führbar ist. Zusätzlich ist eine über eine Lagereinrichtung (10) in einem Getriebegehäuse (GG) gelagerte elektrische Maschine (EM) vorgesehen, in deren Bereich zur Darstellung eines wenigstens annähernd zugkraftunterbrechungsfreien Übersetzungswechsels ein Drehmoment abstützbar ist. Zumindest ein Teil der Planetenradsätze (P1, P2, P4) und/oder eine mit einer Welle (W1) der Planetenradsätze (P1, P2) verbundene Schaltelementhälfte eines formschlüssigen Schaltelementes (B, C) sind im Bereich der der elektrischen Maschine (EM) zugeordneten Lagereinrichtung (10) gehäuseseitig gelagert.The invention relates to a transmission device (G) with at least one transmission input shaft (GW1), at least one transmission output shaft (GW2) and several planetary gear sets (P1 to P4) whose shafts can be coupled to each other at least partially via interlocking shift elements (A to F) to display various ratios / or rotationally fixed can be determined and on each of which a torque between the transmission input shaft (GW1) and the transmission output shaft (GW2) is feasible. In addition, a via a bearing device (10) in a gear housing (GG) mounted electric machine (EM) is provided in the region for representing a at least approximately traction interruption-free gear ratio, a torque can be supported. At least part of the planetary gear sets (P1, P2, P4) and / or a switching element half of a form-fitting switching element (B, C) connected to a shaft (W1) of the planetary gear sets (P1, P2) are in the region of that of the electric machine (EM) Bearing device (10) mounted on the housing side.
Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit wenigstens einer Getriebeeingangswelle, mindestens einer Getriebeausganswelle und mehreren Planetenradsätzen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The invention relates to a transmission device having at least one transmission input shaft, at least one Getriebeausganswelle and a plurality Planetenradsätzen according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
Aus der Praxis bekannte Getriebevorrichtungen, wie Automatikgetriebe, sind mit einer Vielzahl von Lagereinrichtungen ausgeführt, um im Bereich von drehbaren Getriebekomponenten angreifende Axial- und Radialkräfte gehäuseseitig abstützen zu können. Dabei werden bevorzugt Stege von als Planetenradsätze ausgeführten Getriebekomponenten aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Masse im Bereich von Gleit- oder Radialnadellagern radial zentriert, während mit auf den Stege drehbar gelagerten Planetenrädern kämmende Sonnen- und Hohlräder im Bereich der Stege über die miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen zentriert werden. Conventionally known transmission devices, such as automatic transmissions, are designed with a plurality of bearing devices in order to be able to support the axial and radial forces acting in the region of rotatable transmission components on the housing side. In this case, webs of transmission components designed as planetary gear sets are preferably centered radially in the region of plain or radial needle bearings, while with the planetary gears rotatably mounted on the webs, meshing sun and ring gears are centered in the region of the webs via the mutually engaging toothings ,
Bei weiteren Getriebekonzepten ist es auch vorgesehen, dass die Stege im Bereich von zugeordneten Sonnenrädern oder Hohlrädern zentriert werden. Darüber hinaus sind auch Lösungen bekannt, bei welchen jeweils zwei Wellen bzw. Bauelemente eines Planetenradsatzes, d. h. beispielsweise ein Steg und ein Sonnenrad, ein Steg und ein Hohlrad oder ein Sonnenrad und ein Hohlrad, gleichzeitig über entsprechende Lagereinrichtungen zentriert sind, während die jeweils dritte Welle eines Planetenradsatzes über die beiden gelagerten Wellen im erforderlichen Umfang zentriert ist. In other transmission concepts, it is also provided that the webs are centered in the range of associated sun gears or ring gears. In addition, solutions are also known in which each two shafts or components of a planetary gear, d. H. For example, a web and a sun gear, a land and a ring gear or a sun gear and a ring gear, are simultaneously centered on corresponding storage facilities, while the respective third shaft of a planetary gear is centered on the two stored waves in the required extent.
Zusätzlich ist auch bekannt, alle Wellen eines Planetenradsatzes, d. h. bei einem dreiwelligen Planetenradsatz das Sonnenrad, das Hohlrad und den Steg, gleichzeitig über entsprechende Lagereinrichtungen zu zentrieren. Derartige Lösungen werden insbesondere bei aus mehreren miteinander mindestens einfach gekoppelten Einzelplanetenradsätzen vorgesehen. In addition, it is also known that all shafts of a planetary gear set, d. H. in a three-shaft planetary gear set, center the sun gear, the ring gear and the land at the same time via corresponding bearing devices. Such solutions are provided, in particular, in the case of a plurality of individual planetary gear sets which are coupled to one another at least once.
Sind Sonnen- und Hohlräder jeweils mit schräg verzahnten Laufverzahnungen ausgeführt, greifen in deren Bereich Axialkräfte an, während die zugehörigen Stege prinzipiell axialkraftfrei sind. Die im Bereich der Sonnen- und Hohlräder angreifenden Axialkräfte werden üblicherweise mittels Lagereinrichtungen gehäuseseitig abgestützt, die Axialkräfte übertragen können. Hierfür werden unter anderem Axialnadellager, Rillenkugellager oder dergleichen verwendet. If sun gears and ring gears each have obliquely toothed running teeth, axial forces act on their area, while the associated webs are in principle free of axial force. The axial forces acting in the area of the sun and ring gears are usually supported on the housing side by means of bearing devices, which can transmit axial forces. For this purpose, among other axial needle bearings, deep groove ball bearings or the like are used.
Getriebevorrichtungen bzw. mehrgängige Getriebe, über die eine vordefinierte Anzahl von Gängen bzw. feste Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle durch automatisches Zu- und Abschalten von Schaltelementen darstellbar sind, sind üblicherweise mit reibschlüssigen Schaltelementen, wie Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen ausgeführt. Solche Getriebevorrichtungen finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um das Drehzahl- und Drehmomentabgabevermögen der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeuges in geeigneter Weise anzupassen und Übersetzungswechsel möglichst zugkraftunterbrechungsfrei darstellen zu können. Derart ausgeführte Getriebevorrichtungen sind jedoch nachteilhafterweise aufgrund der reibschlüssigen Schaltelemente durch einen hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet und weisen im Betrieb einen unerwünscht niedrigen Gesamtwirkungsgrad auf. Transmission devices or multi-gearboxes over which a predefined number of gears or fixed gear ratios between a transmission input shaft and a transmission output shaft can be represented by automatic switching on and off of switching elements are usually carried out with frictional switching elements, such as multi-plate clutches or multi-disc brakes. Such transmission devices are used primarily in motor vehicles application to adapt the speed and torque output of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner and to represent ratio change possible zugkraftunterbrechungsfrei. However, such executed gear devices are disadvantageously characterized due to the frictional switching elements by a high space requirement and have an undesirably low overall efficiency during operation.
Planetenradsatzbasierte Automatikgetriebe werden zunehmend mit formschlüssigen Schaltelementen, wie Klauenschaltelementen oder dergleichen, anstatt mit reibschlüssigen Schaltelementen ausgeführt, um Automatikgetriebe bauraumgünstiger ausbilden zu können und aufgrund der im Bereich von formschlüssigen Schaltelementen geringeren Schleppmomente auch mit höherem Wirkungsgrad betreiben zu können. Da Übersetzungswechsel, an welchen formschlüssige Schaltelemente beteiligt sind, nicht wie über reibschlüssige Schaltelemente realisierte Übersetzungswechsel in gewünschtem Umfang zugkraftunterbrechungsfrei umsetzbar sind, weisen mit formschlüssigen Schaltelementen ausgeführte Getriebevorrichtungen jeweils wenigstens eine integral eingebundene elektrische Maschine auf, um Lastschaltungen bzw. möglichst zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungswechsel durchführen zu können. Planetary gearset-based automatic transmissions are increasingly running with positive switching elements, such as claw shift elements or the like, instead of frictional shift elements to form automatic transmission space-saving and can also operate with higher efficiency due to the lower in the field of positive switching elements drag moments. Since ratio changes, in which form-fitting switching elements are involved, not realized as frictionally engaged shift elements to the desired extent zugkraftunterbrechungsfrei, have with interlocking switching elements running gear devices each at least one integrally integrated electric machine to load circuits or traction interruption free translation can perform.
Die vergleichsweise jeweils durch ein hohes Eigengewicht gekennzeichneten elektrischen Maschinen sind über robuste und präzise Lagereinrichtungen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung im Getriebegehäuse zu lagern. Hierfür werden üblicherweise Kegelrollen-, Schrägkugel- oder Rillenkugellager oder auch eine Kombination aus Radialnadel- und Rillenkugellager eingesetzt. The comparatively characterized by a high weight electric machines are to be stored on robust and precise storage facilities both in the radial and in the axial direction in the gearbox. For this purpose usually tapered roller, angular ball or deep groove ball bearings or a combination of radial needle and deep groove ball bearings are used.
Bislang bekannte Getriebekonzepte, die mit Planetenradsätzen, formschlüssigen Schaltelementen und wenigstens einer integral eingebundenen elektrischen Maschine ausgeführt sind, weisen jedoch eine Vielzahl von Axiallagerungen und Radialzentrierungen bzw. Radialführungen auf. Herkömmliche Getriebekonzepte sind daher konstruktiv aufwendig und verursachen hohe Herstellkosten. Zusätzlich benötigen die letztbeschriebenen Getriebekonzepte auch einen hohen Bauraum, der insbesondere in Fahrzeugen nicht immer in gewünschtem Umfang zur Verfügung gestellt werden kann. However, previously known transmission concepts, which are implemented with planetary gearsets, interlocking shifting elements and at least one integrally incorporated electric machine, have a multiplicity of axial bearings and radial centering or radial guides. Conventional transmission concepts are therefore structurally complex and cause high production costs. In addition, the last-described transmission concepts also require a large amount of installation space, which can not always be made available to the desired extent, especially in vehicles.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache sowie bauraum- und kostengünstige Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist. The present invention is therefore based on the object, a structurally simple as well Space-saving and cost-effective transmission device to provide that can be operated with high efficiency.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. According to the invention this object is achieved with a transmission device having the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung umfasst wenigstens eine Getriebeeingangswelle, mindestens eine Getriebeausgangswelle und mehrere Planetenradsätze, deren Wellen zumindest teilweise über formschlüssige Schaltelemente zur Darstellung verschiedener Übersetzungen miteinander koppelbar und/oder drehfest festsetzbar sind und über die jeweils ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle führbar ist. Zusätzlich ist eine über eine Lagereinrichtung in einem Getriebegehäuse gelagerte elektrische Maschine vorgesehen, in deren Bereich zur Darstellung eines wenigstens annähernd zugkraftunterbrechungsfreien Übersetzungswechsels ein Drehmoment abstützbar ist. The transmission device according to the invention comprises at least one transmission input shaft, at least one transmission output shaft and a plurality of planetary gear sets whose shafts are at least partially coupled via positive shift elements for displaying various translations coupled and / or rotationally fixed and on the respective torque between the transmission input shaft and the transmission output shaft is feasible. In addition, a mounted on a bearing device in a gear housing electric machine is provided in the region for representing a at least approximately traction interruption-free gear ratio, a torque can be supported.
Erfindungsgemäß ist bzw. sind zumindest ein Teil der Planetenradsätze und/oder eine mit einer Welle der Planetenradsätze verbundene Schaltelementhälfte eines formschlüssigen Schaltelementes im Bereich der der elektrischen Maschine zugeordneten Lagereinrichtung gehäuseseitig gelagert. According to the invention, at least a part of the planetary gear sets and / or a switching element half of a form-fitting switching element connected to a shaft of the planetary gear sets are mounted on the housing side in the region of the bearing device assigned to the electrical machine.
Dadurch, dass die sowohl in radialer als auch in axialer Richtung präzise Lagerung der elektrischen Maschine zur axialen und/oder radialen Lagerung weiterer Getriebekomponenten genutzt wird, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung, die aufgrund der verwendeten formschlüssigen Schaltelemente bauraumgünstig ausführbar ist und mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist, im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Getrieben konstruktiv einfacher, kostengünstiger und mit geringerem Bauraumbedarf ausführbar. Characterized in that the precise storage of the electric machine for axial and / or radial mounting of further transmission components is used both in the radial and in the axial direction, the transmission device according to the invention, which is space-saving executable due to the form-fitting switching elements used and is operable with high efficiency, Compared to conventionally designed gears structurally simpler, cheaper and with less space requirement executable.
Bei einer weiteren bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die elektrische Maschine innerhalb des gehäusefesten Bauteiles angeordnet und über die Lagereinrichtung sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung im Bereich des gehäusefesten Bauteiles abgestützt. Damit ist die elektrische Maschine mit der Lagereinrichtung und dem gehäusefesten Bauteil mit geringem Aufwand auch als vormontierbare Baueinheit ausführbar und eine Endmontage der Getriebevorrichtung mit geringem Aufwand vereinfacht. In a further space-saving embodiment of the transmission device according to the invention, the electric machine is disposed within the housing-fixed component and supported by the bearing means both in the axial direction and in the radial direction in the region of the housing-fixed component. Thus, the electric machine with the storage device and the housing-fixed component with little effort as a preassembled unit executable and simplifies a final assembly of the transmission device with little effort.
Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ist mit einer hohen Leistungsdichte und einem gleichzeitig einfachen Lagerkonzept ausführbar, wenn wenigstens drei Planetenradsätze mit insgesamt fünf oder sechs Wellen vorgesehen sind, wobei einige der Wellen der drei Planetenradsätze im Bereich von vier Koppelstellen fest miteinander verbunden sind. The transmission device according to the invention can be executed with a high power density and a simultaneously simple bearing concept, if at least three planetary gear sets are provided with a total of five or six shafts, wherein some of the shafts of the three planetary gear sets in the range of four coupling points are firmly connected.
Bei einer bauraumgünstigen und konstruktiv einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist eine erste Welle eines ersten Planetenradsatzes, die mit einer ersten Welle eines zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, über eine weitere Lagereinrichtung radial und/oder axial im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine abgestützt. In a space-saving and structurally simple embodiment of the transmission device according to the invention, a first shaft of a first planetary gear set, which is non-rotatably connected to a first shaft of a second planetary gear, radially and / or axially supported in the region of the bearing device of the electric machine via a further bearing means.
Ist eine als Hohlwelle ausgebildete Zwischenwelle, die mit wenigstens einer Welle einer der beiden Planetenradsätze verbunden ist, im Bereich des der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine zugeordneten gehäusefesten Bauteiles über eine zumindest als Radiallager ausgeführte weitere Lagereinrichtung drehbar gelagert, ist die dann bauraum- und kostengünstig ausgeführte Getriebevorrichtung im Bereich der Lagerung der Zwischenwelle mit einer kurzen Toleranzkette ausgeführt. Is designed as a hollow shaft intermediate shaft, which is connected to at least one shaft of one of the two planetary gear sets, rotatably mounted in the region of the bearing device of the electrical machine housing-fixed component via an at least designed as a radial bearing further bearing device, which is then space and cost running gear device executed in the storage of the intermediate shaft with a short tolerance chain.
Wenn eine als Hohlwelle ausgeführte Zwischenwelle, die mit wenigstens einer Welle der Planetenradsätze verbunden ist, über die Lagereinrichtung der elektrischen Maschine gehäuseseitig drehbar gelagert ist, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung im Bereich einer der Zwischenwelle zugeordneten weiteren Lagereinrichtung mit vergleichsweise niedrigeren Relativdrehzahlen betreibbar als bei einer direkten Lagerung der Zwischenwelle im Bereich des gehäusefesten Bauteiles. If an intermediate shaft embodied as a hollow shaft, which is connected to at least one shaft of the planetary gear sets, is rotatably mounted on the housing side via the bearing device of the electrical machine, the transmission device according to the invention is operable in the region of a further bearing device assigned to the intermediate shaft with comparatively lower relative speeds than in the case of direct bearing the intermediate shaft in the region of the housing-fixed component.
Bei einer kompakten bzw. bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist eine als Hohlwelle ausgeführte Zwischenwelle, die mit wenigstens einer Welle der Planetenradsätze verbunden ist, über eine ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete weitere Zwischenwelle, die im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine über eine zumindest als Radiallager ausgeführte zusätzliche Lagereinrichtung gelagert ist, im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine drehbar gelagert, wobei Relativdrehzahlen der der Zwischenwelle zugeordneten Lagereinrichtung vergleichsweise niedriger sind als bei einer Lagerung im Bereich des gehäusefesten Bauteiles. In a compact or space-saving embodiment of the transmission device according to the invention designed as a hollow shaft intermediate shaft, which is connected to at least one shaft of the Planetenradsätze via a likewise designed as a hollow shaft further intermediate shaft, which runs in the region of the bearing device of the electric machine via at least as a radial bearing stored additional storage device is rotatably mounted in the region of the bearing device of the electric machine, wherein relative rotational speeds of the intermediate shaft associated bearing device are comparatively lower than in a storage in the region of the housing-fixed component.
Ist eine als Hohlwelle ausgeführte Zwischenwelle, die mit wenigstens einer Welle eines der Planetenradsätze verbunden ist, über eine ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete weitere Zwischenwelle, die im Bereich des gehäusefesten Bauteiles über eine zumindest als Radiallager ausgeführte zusätzliche Lagereinrichtung gelagert ist, im Bereich des zugeordneten gehäusefesten Bauteiles drehbar gelagert, ist die Zwischenwelle mit im Vergleich zur Lagerung der Zwischenwelle im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine verkleinerter Toleranzkette im Getriebegehäuse zumindest in radialer Richtung zentriert. Is an intermediate shaft designed as a hollow shaft, which is connected to at least one shaft of the planetary gear sets, also formed as a hollow shaft further intermediate shaft which is mounted in the region of the housing-fixed component via an at least designed as a radial bearing additional bearing device in the region of the associated housing-fixed component rotatably mounted, the intermediate shaft with in comparison to the storage of the intermediate shaft in the region of the bearing device the electric machine reduced tolerance chain centered in the gear housing at least in the radial direction.
Eine besonders in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf aufweisende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine als Hohlwelle ausgeführte Zwischenwelle, die mit wenigstens einer Welle der Planetenradsätze verbunden ist, über eine ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete weitere Zwischenwelle, die im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine über eine zumindest als Radiallager ausgeführte zusätzliche Lagereinrichtung auf einer als Hohlwelle ausgeführten weiter zusätzlichen Zwischenwelle, die im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine über eine zumindest Radiallagerkräfte abstützende zusätzliche Lagereinrichtung zentriert ist, drehbar gelagert ist. An embodiment of the transmission device according to the invention which has a low installation space requirement, particularly in the axial direction, is characterized in that an intermediate shaft designed as a hollow shaft, which is connected to at least one shaft of the planetary gear sets, via a further intermediate shaft likewise designed as a hollow shaft, which in the region of the bearing device of the electric Machine via an at least designed as a radial bearing additional bearing device on a designed as a hollow shaft further additional intermediate shaft, which is centered in the region of the bearing device of the electric machine via an at least radial bearing forces supporting additional bearing device is rotatably mounted.
Ist die Getriebeeingangswelle im Bereich einer weiteren Lagereinrichtung über eine Zwischenwelle zumindest in radialer Richtung im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine drehbar gelagert, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ebenfalls in axialer Richtung mit geringem Bauraumbedarf ausgeführt. If the transmission input shaft is rotatably mounted in the region of a further bearing device via an intermediate shaft at least in the radial direction in the region of the bearing device of the electric machine, the transmission device according to the invention is likewise designed in the axial direction with a small space requirement.
Wenn zumindest eine der Zwischenwellen zusätzlich zu der wenigstens radialen Lagerung im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine im Bereich der Getriebeausgangswelle getriebeausgangsseitig wenigstens in radialer Richtung abgestützt ist, ist die Zwischenwelle mit einer vorteilhaften radialen Zentrierung über eine große Baubreite im Getriebegehäuse gelagert. If at least one of the intermediate shafts in addition to the at least radial bearing in the region of the bearing device of the electric machine in the transmission output shaft gearbox output side is supported at least in the radial direction, the intermediate shaft is mounted with an advantageous radial centering over a wide width in the transmission housing.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die Getriebeausgangswelle in einem dem Getriebeeingang zugewandten Bereich zumindest im Bereich einer der Zwischenwellen und/oder im Bereich einer Welle eines der Planetenradsätze zusätzlich zu einer in einem dem Getriebeausgang zugewandten Bereich vorgesehenen und wenigstens als Radiallager ausgebildeten Lagereinrichtung im Bereich des Getriebegehäuses wenigstens in radialer Richtung abgestützt, womit für die Getriebeausgangswelle ebenfalls eine durch eine große Baubreite gekennzeichnete vorteilhafte Zentrierung zur Verfügung steht. In a further embodiment of the transmission device according to the invention, in a region facing the transmission input, the transmission output shaft is at least in the region of one of the intermediate shafts and / or in the region of a shaft of one of the planetary gear sets in addition to a bearing device provided in a region facing the transmission output and designed at least as a radial bearing the transmission housing supported at least in the radial direction, which is also for the transmission output shaft characterized by a large width advantageous centering available.
Ist die Anzahl der Axiallagerstellen der Wellen der wenigstens drei Planetenradsätze, über die die Wellen der wenigstens drei Planetenradsätze im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine und des Getriebegehäuses abgestützt sind, um eins größer als die Anzahl der Wellen der wenigstens drei Planetenradsätze, sind alle Wellen der miteinander wirkverbundenen Einzelplanetenradsätze inklusive der mit den Wellen der Planetenradsätze verbundenen Klauenhälften der Klauenschaltelemente bzw. der formschlüssigen Schaltelemente über eine sehr kleine Anzahl von Axiallagern im Getriebegehäuse axial abstützbar bzw. fixierbar. If the number of Axiallagerstellen the waves of at least three planetary gear sets over which the shafts of the at least three planetary gear in the region of the bearing means of the electric machine and the gear housing are supported by one greater than the number of waves of at least three planetary gear sets, all waves are single planetary gear sets operatively connected to each other, including the claw halves of the claw switching elements or the interlocking shift elements connected to the shafts of the planetary gear sets, can be axially supported or fixed via a very small number of thrust bearings in the transmission housing.
Ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit wenigstens vier formschlüssigen Schaltelementen ausgeführt, wobei Schaltelementhälften von wenigstens vier formschlüssigen Schaltelementen im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine zumindest in radialer Richtung zentriert sind, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ebenfalls möglichst bauraum- und kostengünstig sowie konstruktiv einfach ausführbar. If the transmission device according to the invention is designed with at least four interlocking shift elements, wherein the shift element halves of at least four interlocking shift elements in the region of the bearing device of the electric machine are centered at least in the radial direction, the transmission device according to the invention is also possible space and cost as well as structurally simple executable.
Sind zwischen Wellen der Planetenradsätze zumindest teilweise als Axiallager ausgebildete Lagereinrichtungen vorgesehen und Axiallagerkräfte im Bereich der Lagereinrichtung der elektrischen Maschine und/oder über die Getriebeausgangswelle im Bereiche des Getriebegehäuses abstützbar, ist das gesamte Lagerkonzept der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung konstruktiv einfach sowie bauraum- und kostengünstig ausführbar. Are provided between shafts of the planetary gear at least partially designed as thrust bearing and axial bearing forces in the bearing device of the electric machine and / or the transmission output shaft in the areas of the gear housing supported, the entire bearing concept of the transmission device according to the invention is structurally simple and space and inexpensive executable.
Die Getriebevorrichtung ist beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle, einer Getriebeausgangswelle, einem in Planetenbauweise ausgeführten Hauptradsatz, einem ebenfalls in Planetenbauweise ausgebildeten Zusatzradsatz und mit der elektrischen Maschine, die einen Rotor und einen Stator umfasst, ausgebildet. The transmission device is formed, for example, with a transmission input shaft, a transmission output shaft, a planetary design of the main gearset, a likewise constructed in Planetenbauweise Zusatzradsatz and with the electric machine comprising a rotor and a stator.
Der Hauptradsatz weist beispielsweise einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichneten Wellen auf. Dann ist der Hauptradsatz als ein Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet. Der Zusatzradsatz kann ein Planetenradsatz mit insgesamt drei Wellen sein, die als erste, zweite und dritte Welle bezeichnet werden. Die erste Welle des Zusatzradsatzes ist beispielsweise mit dem Rotor der elektrischen Maschine ständig verbunden. The main gearset has, for example, a first and a second planetary gear set with a total of four shafts which are designated in the speed order as first, second, third and fourth shafts. Then, the main gearset is formed as a two-land four-shaft gear. The Zusatzradsatz may be a planetary gear set with a total of three waves, which are referred to as the first, second and third wave. The first wave of Zusatzradsatzes is permanently connected, for example, with the rotor of the electric machine.
Unter einem Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist ein Planetengetriebe zu verstehen, das aus zwei über genau zwei Koppelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und bei dem vier seiner Elemente („Wellen“) für andere Getriebeelemente frei zugänglich sind. Eine Koppelwelle ist dabei als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des ersten Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des zweiten Einzel-Planetenradsatzes definiert. Die Anzahl der Einzel-Planetenradsätze und die Anzahl der freien Wellen sind nicht über das optische Erscheinungsbild des Getriebes definiert, sondern über dessen Kinematik. In jedem Gang eines Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes müssen zwei der mit Elementen des Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes verbundenen Schaltelemente des Getriebes geschlossen sein. Zur graphischen Darstellung der Kinematik des Getriebes wird üblicherweise ein Drehzahlplan des Getriebes verwendet, beispielsweise der aus der Getriebelehre bekannte Kutzbachplan. Bekannte Ausführungsbeispiele für ein solches Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe sind der so genannte Ravigneaux-Radsatz und der so genannte Simpson-Radsatz. Under a two-bridge four-shaft transmission is a planetary gear to understand that is formed of two over exactly two coupling shafts kinematically coupled to each other single planetary gear sets and in which four of its elements ("waves") are freely accessible to other transmission elements. A coupling shaft is defined as a permanent mechanical connection between an element - ie sun gear or web or ring gear - the first single planetary gear set with an element - ie sun gear or web or ring gear - the second single planetary gear set. The number of individual planetary gear sets and the number of free waves are not defined by the visual appearance of the transmission, but over its Kinematics. In each gear of a two-land four-shaft gearbox, two of the shifting elements of the transmission connected to elements of the two-land four-shaft gear train must be closed. For the graphical representation of the kinematics of the transmission usually a speed plan of the transmission is used, for example, the well-known from the Getriebelehre Kutzbach plan. Known embodiments of such a two-bridge four-shaft transmission are the so-called Ravigneaux wheelset and the so-called Simpson wheelset.
Ein reduziertes Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist eine Bauform eines Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes, bei dem ein Element – also ein Sonnenrad, ein Steg oder ein Hohlrad – des Getriebes eingespart ist, da ein anderes Element des Getriebes dessen Aufgabe übernimmt, ohne die Kinematik dadurch zu verändern. Dasjenige Element, welches die Funktion des eingesparten Elementes übernimmt, ist damit gleichzeitig eine der Koppelwellen des Getriebes. Ein bekanntes Ausführungsbeispiel hierfür ist der Ravigneaux-Radsatz, der entweder zwei Sonnenräder und nur ein Hohlrad aufweist oder aber zwei Hohlräder und nur ein Sonnenrad, sowie über einen gemeinsamen Steg verfügt. A reduced two-bridge four-shaft transmission is a design of a two-bridge four-shaft transmission, in which an element - ie a sun gear, a bridge or a ring gear - of the transmission is saved, as another element of the Getriebes takes over its task without changing the kinematics thereby. The element which takes over the function of the saved element is thus at the same time one of the coupling shafts of the transmission. A known embodiment of this is the Ravigneaux wheelset, which has either two sun gears and only one ring gear or two ring gears and only one sun gear, and has a common bridge.
Über zumindest einen Leistungspfad ist die Getriebeeingangswelle über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Der zumindest eine Leistungspfad ist beispielsweise über zwei Schaltelemente mit zwei der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen eines der Schaltelemente wird somit eine drehfeste Verbindung zwischen dem zumindest einen Leistungspfad und einer der vier Wellen des Hauptradsatzes hergestellt, wodurch Drehmoment von der Getriebeeingangswelle auf den Hauptradsatz führbar ist. Unter zumindest einem Leistungspfad ist zu verstehen, dass die Getriebevorrichtung einen oder mehrere Leistungspfade zwischen der Getriebeeingangswelle und dem Hauptradsatz aufweist. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist dabei mit der Getriebeausgangswelle verbunden. About at least one power path, the transmission input shaft via at least one switching element with at least one of the four shafts of the main gear is connectable. The at least one power path can be connected, for example, via two switching elements with two of the four shafts of the main gearset. By closing one of the switching elements thus a rotationally fixed connection between the at least one power path and one of the four shafts of the main gearset is made, whereby torque from the transmission input shaft to the main gear is feasible. Under at least one power path is to be understood that the transmission device has one or more power paths between the transmission input shaft and the main gearset. The third wave of the main gearset is connected to the transmission output shaft.
Die zweite Welle des Zusatzradsatzes kann mit der ersten Welle des Hauptradsatzes ständig verbunden sein, während die dritte Welle des Zusatzradsatzes ständig mit der zweiten, dritten oder vierten Welle des Hauptradsatzes gekoppelt sein kann. The second shaft of the Zusatzradsatzes may be permanently connected to the first shaft of the main gear, while the third wave of the Zusatzradsatzes may be constantly coupled to the second, third or fourth shaft of the main gearset.
In in einem Kraftfahrzeug montierten Betriebszustand ist die Getriebeeingangswelle der Getriebevorrichtung mit einer Welle eines Antriebsaggregates verbunden oder über eine Kupplung mit dieser verbindbar, sodass mit der Getriebeeingangswelle mechanische Leistung des Antriebsaggregats zuführbar ist. Das Antriebsaggregat kann sowohl als Verbrennungskraftmaschine als auch als elektrische Maschine ausgebildet sein. Die Getriebeausgangswelle dient als Schnittstelle zur Übertragung mechanischer Leistung zu Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs. When mounted in a motor vehicle operating state, the transmission input shaft of the transmission device is connected to a shaft of a drive unit or connected via a clutch with this, so that mechanical power of the drive unit can be supplied with the transmission input shaft. The drive unit can be designed both as an internal combustion engine and as an electrical machine. The transmission output shaft serves as an interface for transmitting mechanical power to drive wheels of a motor vehicle.
Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Drehmomentübertragung zu verstehen. Unter dem Begriff Welle werden vorliegend auch allgemeine Verbindungselemente subsumiert, die sowohl einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden als auch mehrere Elemente drehfest miteinander koppeln. Under a shaft is not exclusively an example, cylindrical, rotatably mounted machine element to understand torque transmission below. In the present case, the term shaft also includes general connecting elements which connect individual components or elements with one another and also couple a plurality of elements in a rotationally fixed manner to one another.
Ein dreiwelliger Planetenradsatz umfasst standardmäßig 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 Hohlrades kämmen. Nachfolgend beschreibt ein Minus-Radsatz 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. A three-shaft planetary gearset includes a sun gear, a bridge and a ring gear by default. Rotatably mounted on the web are planet gears, which mesh with the toothing of the sun gear and / or with the toothing of the ring gear. In the following, a negative gearset describes a planetary gear set with a web on which the planetary gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing meshes with at least one of the planet gears both with the toothing of the sun gear and with the toothing of the ring gear whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a stationary web.
Ein Sonnenrad oder ein Hohlrad eines Planetenradsatzes kann mehrteilig ausgeführt sein. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass Planetenräder eines Planetenradsatzes mit zwei Sonnenrädern kämmen, die nicht miteinander verbunden sind. Im Betrieb sind die Drehzahlen der beiden Sonnenräder eines Planetenradsatzes wie bei einem einteiligen Sonnenrad identisch. A sun gear or a ring gear of a planetary gear set can be designed in several parts. It is possible, for example, that planetary gears of a planetary gear set with two sun gears mesh, which are not connected to each other. In operation, the speeds of the two sun gears of a planetary gear are identical as in a one-piece sun gear.
Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. A plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.
Die Standgetriebeübersetzung definiert das Drehzahlverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad eines Planetenradsatzes bei drehfestem Steg. Da sich bei einem Minus-Radsatz die Drehrichtung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei drehfestem Steg umkehrt, nimmt die Standgetriebeübersetzung bei einem Minus-Radsatz stets einen negativen Wert an. The stationary gear ratio defines the speed ratio between the sun gear and ring gear of a planetary gear set with non-rotatable web. Since the direction of rotation between the sun gear and the ring gear is reversed in the case of a negative gearset with a non-rotatable web, the stationary gear ratio always assumes a negative value for a negative gearset.
Im Drehzahlplan sind in vertikaler Richtung die Drehzahlverhältnisse der einzelnen Wellen aufgetragen. Die horizontalen Abstände zwischen den Wellen ergeben sich aus den Übersetzungsverhältnissen zwischen den Wellen, sodass sich zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse und Drehmomentverhältnisse der Wellen durch eine Gerade verbinden lassen. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Wellen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze. Der Drehzahlplan ist beispielsweise in Form eines Kutzbachplans darstellbar. The speed diagram shows the speed ratios of the individual shafts in the vertical direction. The horizontal distances between the waves result from the ratios between the waves, so that can be connected to a specific operating point speed ratios and torque ratios of the waves by a straight line. The transmission ratios between the shafts result from the stationary gear ratios of the planetary gear sets involved. The speed plan can be displayed, for example, in the form of a Kutzbach plan.
Vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die größte Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die kleiner oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang. Four waves referred to as the first, second, third and fourth wave in the order of rotation are characterized in that the rotational speeds of these waves increase, decrease or become linear in the stated order. In other words, the rotational speed of the first shaft is less than or equal to the rotational speed of the second shaft. The speed of the second shaft is again less than or equal to the speed of the third shaft. The speed of the third shaft is less than or equal to the speed of the fourth shaft. This order is also reversible, so that the fourth shaft has the highest speed, while the first shaft assumes a speed which is less than or equal to the speed of the fourth shaft. There is always a linear relationship between the speeds of all four shafts.
Die Drehzahl einer oder mehrerer Wellen kann dabei auch negative Werte, oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen, und nicht auf deren Betrag. The speed of one or more waves can also assume negative values, or even the value zero. The speed order is therefore always to refer to the signed value of the speeds, and not on the amount.
Die Drehzahlen der vier Wellen sind dann gleich, wenn von den Elementen Hohlrad, Steg und Sonne eines der Planetenradsätze zwei dieser Elemente miteinander verbunden sind. The speeds of the four shafts are then the same if two of these elements are connected to each other by the elements ring gear, web and sun of one of the planetary gear sets.
Die elektrische Maschine der Getriebevorrichtung umfasst zumindest einen drehfesten Stator und einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor und ist sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar. Im motorischen Betrieb wird im Bereich der elektrischen Maschine elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment umgewandelt, während im generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung überführt wird. The electric machine of the transmission device comprises at least one rotationally fixed stator and a rotor rotatable relative to the stator and is operable both by motor and by generator. In motor operation, electrical energy is converted into mechanical energy in the form of speed and torque in the area of the electric machine, while in regenerative operation mechanical energy is converted into electrical energy in the form of current and voltage.
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 Bauteiles und die Drehzahl des zweiten Bauteiles voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert. Die Schaltelemente sind in der gegenständlichen Erfindung bevorzugt als Klauen-Schaltelemente ausgeführt, welche die Verbindung durch Formschluss herstellen. By switching elements, depending on the operating state, a relative movement between two components allowed or made a connection for transmitting a torque between the two components. Under a relative movement, for example, to understand a rotation of two components, wherein the rotational speed of the first component and the rotational speed of the second component differ from each other. In addition, the rotation of only one of the two components is conceivable while the other component is stationary or rotating in the opposite direction. The switching elements are preferably designed in the present invention as claw-switching elements, which produce the connection by positive locking.
Zwei Elemente werden insbesondere dann als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene 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. Two elements are referred to as being connected to one another, in particular, if a solid, in particular non-rotatable connection exists between the elements. Such connected elements rotate at the same speed. The various components and elements of said invention can be connected to one another via a shaft or via a closed switching element or a connecting element, but also directly, for example by means of a welding, pressing or other connection.
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. Two elements are hereinafter referred to as connectable if there is a releasable rotationally fixed connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.
Ein Schaltvorgang wird durch Schließen eines zuvor nicht im Leistungsfluss der Getriebevorrichtung liegenden Schaltelements der Getriebevorrichtung und Öffnen eines zuvor im Leistungsfluss der Getriebevorrichtung liegenden Schaltelements der Getriebevorrichtung bewirkt. Der Schaltvorgang kann auch unter Last, d. h. ohne vollständige Zurücknahme des Drehmoments an der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle vorgenommen werden. Ein derartiger Schaltvorgang wird im Folgenden als Lastschaltung bezeichnet. Eine Voraussetzung für die Lastschaltung bei der Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen bzw. Klauenschaltelementen ist, dass das zu lösende formschlüssige Schaltelement vor dem Öffnen in einen zumindest nahezu lastlosen Zustand überführt wird. Das Überführen eines formschlüssigen Schaltelementes in einen nahezu lastlosen Betriebszustand wird dadurch erreicht, dass das formschlüssige Schaltelement weitgehend drehmomentfrei gestellt wird. In einem solchen Betriebszustand wird über ein formschlüssiges Schaltelement kein oder nur ein geringes Drehmoment übertragen. Hierfür wird über die elektrische Maschine ein Drehmoment im Bereich jener Welle angelegt, mit der das zu öffnende Schaltelement eine Verbindung herstellt. A switching operation is effected by closing a switching element of the transmission device not previously lying in the power flow of the transmission device and opening a switching element of the transmission device that was previously in the power flow of the transmission device. The switching process can also under load, d. H. be made without complete withdrawal of torque to the transmission input shaft and the transmission output shaft. Such a switching operation is referred to below as a load circuit. A prerequisite for the load circuit in the use of positive switching elements or claw switching elements is that the positive-locking switching element to be released is transferred before opening in an at least virtually no-load condition. The transfer of a positive switching element in a virtually no-load operating condition is achieved in that the positive switching element is made largely free of torque. In such an operating state no or only a small torque is transmitted via a positive switching element. For this purpose, a torque in the region of that shaft is applied via the electric machine, with which the switching element to be opened establishes a connection.
Durch die Anbindung des Rotors der elektrischen Maschine an den Hauptradsatz der Getriebevorrichtung wird erreicht, dass die Übersetzung vom Rotor zu den Wellen des Hauptradsatzes vergrößert wird. Die erste Welle des Hauptradsatzes liegt aufgrund der letztgenannten Anbindung des Rotors an dem Hauptradsatz im Drehzahlplan stets zwischen der ersten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Durch diese vergrößerte Übersetzung wird das beim Schaltvorgang vom Rotor aufzubringende Drehmoment reduziert, wodurch die elektrische Maschine entsprechend kleiner und mit geringerem Gewicht ausführbar ist. Die entsprechend klein dimensionierte elektrische Maschine ist somit während einer Lastschaltung bzw. während der Durchführung eines wenigstens annähernd zugkraftunterbrechungsfreien Übersetzungswechsels in der Getriebevorrichtung selbst bei im Bereich der Getriebeeingangswelle anliegendem hohem Drehmoment in der Lage, das für einen zugkraftunterbrechungsfreien Übersetzungswechsel erforderliche Drehmoment zur Verfügung zu stellen und unerwünscht hohe Drehmomentreduktionen im Bereich der Getriebeausgangswelle zu vermeiden. Die vergrößerte Übersetzung ist zudem auch dann von Nutzen, wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine auf die Getriebeausgangswelle zu übertragen ist. Dies ist beispielsweise bei einer Verwendung der Getriebevorrichtung in einem Kraftfahrzeug der Fall, wobei dann ein rein elektrischer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges möglich ist. Durch die derart vergrößerte Übersetzung ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs in einer Steigung selbst bei verkleinerter elektrischer Maschine möglich. Die vergrößerte Übersetzung ist zusätzlich auch dann von Vorteil, wenn ausgehend von der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle übertragen wird, um beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, zu starten. Auch bei einer solchen Verwendung bietet die vergrößerte Übersetzung die Möglichkeit, die elektrische Maschine kleiner und damit leichter auszuführen. The connection of the rotor of the electric machine to the main gearset of the transmission device ensures that the ratio of the rotor to the waves of the main gearset is increased. The first wave of the main gearset is due to the latter connection of the rotor to the main gearset in the speed plan always between the first shaft of the Zusatzradsatzes and the second shaft of the main gearset. This enlarged ratio reduces the torque to be applied by the rotor during the switching operation, as a result of which the electric machine can be designed to be smaller and lighter in weight. The correspondingly small-sized electric machine is thus able to provide the torque required for a transmission interruption-free transmission ratio change during a load shift or during the implementation of an at least approximately traction interruption-free gear change in the transmission device even when in the area of the transmission input shaft high torque available and undesirable to avoid high torque reductions in the area of the transmission output shaft. The enlarged ratio is also useful when the torque of the electric machine is to be transmitted to the transmission output shaft. This is the case, for example, when using the transmission device in a motor vehicle, in which case a purely electrical driving operation of the motor vehicle is possible. By so magnified translation starting up of the motor vehicle in a slope is possible even with miniaturized electrical machine. The increased ratio is also advantageous when starting from the electric machine, a torque is transmitted to the transmission input shaft to start, for example, an internal combustion engine which is connected to the transmission input shaft. Even with such a use, the enlarged ratio offers the possibility to make the electric machine smaller and thus easier.
Durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Wellen des Hauptradsatzes zur zweiten und dritten Welle des Zusatzradsatzes wird außerdem erreicht, dass der Rotor selbst bei drehfester Festsetzung der ersten Welle des Hauptradsatzes dazu in der Lage ist, eine Drehzahl anzunehmen. Dies ist Voraussetzung zur Aufnahme und Abgabe von mechanischer Leistung durch die elektrische Maschine. Dadurch wird ermöglicht, dass die elektrische Maschine auch in jenen Gängen dazu imstande ist mechanische Leistung aufzunehmen oder abzugeben, in der die erste Welle des Hauptradsatzes drehfest festgesetzt ist oder keine nennenswerte Drehzahl aufweist. Dies ist insbesondere bei Anwendung der Getriebevorrichtung in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft, da kinetische Energie des Kraftfahrzeugs durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang der Getriebevorrichtung rekuperiert werden kann. Ist eine Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle verbunden, so kann zudem der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine durch generatorischen oder motorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang verschoben werden. Die Getriebevorrichtung ermöglicht damit eine Effizienzsteigerung des Kraftfahrzeugs. Due to the inventive assignment of the waves of the main gearset to the second and third shaft of the Zusatzradsatzes is also achieved that the rotor is even at rotationally fixed fixing the first shaft of the main gearset to be able to assume a speed. This is a prerequisite for receiving and delivery of mechanical power by the electric machine. This makes it possible for the electric machine to be able to absorb or dispense mechanical power even in those gears in which the first shaft of the main gearset is fixed in a rotationally fixed manner or has no appreciable rotational speed. This is particularly advantageous when using the transmission device in a motor vehicle, since kinetic energy of the motor vehicle can be recuperated by the regenerative operation of the electric machine in each gear of the transmission device. If an internal combustion engine is connected to the transmission input shaft, then the load point of the internal combustion engine can also be displaced by regenerative or engine operation of the electric machine in each gear. The transmission device thus allows an increase in efficiency of the motor vehicle.
Vorzugsweise ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes. Im Falle, dass der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Minus-Radsatz ausgebildet ist, ist ein Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes, und ein Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes. Ist der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Plus-Radsatz ausgebildet, so ist die Zuordnung von Hohlrad und Steg vertauscht, sodass das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes ist und der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes ist. Preferably, a sun gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes is a part of the first wave of the Zusatzradsatzes. In the case that the planetary gearset of Zusatzradsatzes is designed as minus wheelset, a bridge of the planetary gear set of Zusatzradsatzes is a part of the second shaft of the Zusatzradsatzes, and a ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes a part of the third wave of the Zusatzradsatzes. If the planetary gear set of Zusatzradsatzes designed as a plus-wheel, the assignment of ring gear and land is reversed, so that the ring gear of the planetary gearset Zusatzradsatzes is a part of the second shaft of the Zusatzradsatzes and the bridge of the planetary gear set of Zusatzradsatzes a part of the third wave of Zusatzradsatzes is.
Die Zuordnung des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes zum Hauptradsatz kann aber auch gespiegelt erfolgen, indem das Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der dritten Welle des Zusatzradsatzes ist. Ist dabei der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Minus-Radsatz ausgebildet, so ist der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes, und das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ist Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes. Ist der Planetenradsatz des Zusatzradsatzes als Plus-Radsatz ausgebildet, so ist die Zuordnung von Hohlrad und Steg vertauscht, sodass das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der zweiten Welle des Zusatzradsatzes ist und der Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes ein Bestandteil der ersten Welle des Zusatzradsatzes ist. The assignment of the Planetenradsatzes Zusatzradsatzes to Hauptradsatz but can also be mirrored by the sun gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes is a part of the third wave of the Zusatzradsatzes. If the planetary gear set of the additional gear set is designed as a minus wheel set, the web of the planetary gear set of the additional gear set is part of the second shaft of the Zusatzradsatzes, and the ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes is part of the first wave of the Zusatzradsatzes. If the planetary gearset of Zusatzradsatzes designed as a plus-wheel, the assignment of ring gear and land is reversed, so that the ring gear of the planetary gearset Zusatzradsatzes is a part of the second shaft of the Zusatzradsatzes and the bridge of the planetary gear set of Zusatzradsatzes a part of the first wave of the Zusatzradsatzes is.
Durch die Vielzahl an gebotenen Möglichkeiten der Anbindung zwischen Rotor, Zusatzradsatz und Hauptradsatz ist die Getriebevorrichtung besonders einfach an verschiedene Antriebskonzepte und zur Verfügung stehende Bauraumverhältnisse anpassbar. Due to the large number of offered possibilities of connection between rotor, additional gear and main gear, the transmission device is particularly easy to adapt to different drive concepts and available space conditions.
Die Getriebevorrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben der Getriebevorrichtung auch eine Verbrennungskraftmaschine auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist entweder direkt oder über eine Kupplung mit der Getriebeeingangswelle der Getriebevorrichtung verbunden bzw. verbindbar. Das Kraftfahrzeug kann dabei sowohl durch die Verbrennungskraftmaschine als auch durch die elektrische Maschine der Getriebevorrichtung angetrieben werden. Optional weist die Getriebevorrichtung dazu eine Zusatz-Elektromaschine auf, die dazu eingerichtet ist über ihren Rotor ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle abzugeben und dabei die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zu starten. Dies hat den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels der Zusatz-Elektromaschine gestartet werden kann, ohne Einfluss auf einen zeitgleichen elektrischen Fahrbetrieb zu nehmen, in dem das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine der Getriebevorrichtung angetrieben wird. The transmission device may for example be part of a hybrid powertrain of a motor vehicle. The hybrid powertrain also has an internal combustion engine in addition to the transmission device. The internal combustion engine is connected or connectable either directly or via a clutch to the transmission input shaft of the transmission device. The motor vehicle can be driven both by the internal combustion engine and by the electric machine of the transmission device. Optionally, the transmission device to an additional electric machine, which is adapted to their Rotor deliver a torque to the transmission input shaft and thereby start the internal combustion engine, for example. This has the advantage that the internal combustion engine can be started by means of the additional electric machine without having to influence a simultaneous electric driving operation, in which the motor vehicle is driven solely by the electric machine of the transmission device.
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. The electric machine is connected to a converter, via which the electric machine is connected to an energy store. For this purpose, any form of energy storage is suitable, in particular electrochemical, electrostatic, hydraulic and mechanical energy storage.
Generell besteht auch die Möglichkeit, dass die Getriebevorrichtung Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs ist. Ein solches Elektrofahrzeug wird dabei allein durch eine oder mehrere elektrische Maschinen angetrieben, und ist vorzugsweise ohne Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Die Getriebeeingangswelle ist in diesem Fall mit einer sogenannten Traktions-Elektromaschine gekoppelt. Durch die verschiedenen Übersetzungsstufen der Getriebevorrichtung ist die Traktions-Elektromaschine über einen möglichst großen Betriebsbereich eines Elektrofahrzeuges jeweils in einem durch einen hohen Wirkungsgrad gekennzeichneten Betriebsbereich betreibbar, wodurch die Energieeffizienz eines Elektrofahrzeugs verbessert ist. In general, there is also the possibility that the transmission device is part of a drive train of an electric vehicle. Such an electric vehicle is driven solely by one or more electric machines, and is preferably formed without an internal combustion engine. The transmission input shaft is coupled in this case with a so-called traction electric machine. Due to the different transmission stages of the transmission device, the traction electric machine can be operated over the largest possible operating range of an electric vehicle in each case in an operating range characterized by a high efficiency, whereby the energy efficiency of an electric vehicle is improved.
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. Further advantages and advantageous embodiments of the transmission device according to the invention will become apparent from the claims and the embodiments described in principle below with reference to the drawings, the same reference numerals are used in the description of the various embodiments in favor of clarity for construction and functionally identical components.
Es zeigt: It shows:
Die Darstellung der Getriebevorrichtung G zeigt im Wesentlichen die verbindbaren und verbundenen Elemente der Getriebevorrichtung G. Durch die in der Darstellung der Getriebevorrichtung G gewählten Abstände kann nicht auf die Übersetzungsverhältnisse rückgeschlossen werden. The illustration of the transmission device G essentially shows the connectable and connected elements of the transmission device G. The distances selected in the illustration of the transmission device G can not be used to deduce the transmission ratios.
Die Getriebeeingangswelle GW1 ist mit einem Sonnenrad So-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS verbunden, während ein Hohlrad Ho-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS drehfest mit einem Getriebegehäuse GG der Getriebevorrichtung G, oder mit einem anderen drehfest fixierten Bauelement GB der Getriebevorrichtung G verbunden ist. Von der Getriebeeingangswelle GW1 ist sowohl über einen ersten Leistungspfad L1 als auch über einen zweiten Leistungspfad L2 Leistung in Richtung des Hauptradsatzes HRS übertragbar. Über den zweiten Leistungspfad L2 ist eine im Vergleich zur Drehzahl der Getriebeeingangswelle GW1 veränderte Drehzahl in Richtung des Hauptradsatzes HRS weiterleitbar. The transmission input shaft GW1 is connected to a sun So-P3 of the planetary gearset P3 of the VRS, while a ring gear Ho-P3 of the planetary gearset P3 of the VRS rotation with a gear housing GG of the transmission device G, or with another non-rotatably fixed component GB of the transmission device G. connected is. Power can be transmitted from the transmission input shaft GW1 both in the direction of the main gearset HRS via a first power path L1 and via a second power path L2. Via the second power path L2, a speed which is changed in comparison with the rotational speed of the transmission input shaft GW1 can be forwarded in the direction of the main gearset HRS.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle GW1 durch die Übersetzung zwischen dem Sonnenrad So-P3 und einem Steg St-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS übersetzt wird. Im Bereich des ersten Leistungspfades L1 wird die Drehzahl der Getriebeeingangswelle GW1 ohne weitere Übersetzung in Richtung des Hauptradsatzes HRS weitergeleitet. Das Sonnenrad So-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS ist dabei Bestandteil einer ersten Welle W1VS des Vorschaltradsatzes VRS, welche mit der Getriebeeingangswelle GW1 verbunden ist. Der Steg St-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2VS des Vorschaltradsatzes VRS. Das Bauelement, an dem sich das Hohlrad Ho-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS abstützt, wird im Folgenden als dritte Welle W3VS des Vorschaltradsatzes VRS bezeichnet. This results from the fact that the speed of the transmission input shaft GW1 is translated by the ratio between the sun So-P3 and a web St-P3 of the planetary gearset P3 of the VRS. In the region of the first power path L1, the speed of the transmission input shaft GW1 is forwarded without further translation in the direction of the main gearset HRS. The sun So-P3 of the planetary gear P3 of the VRS is part of a first wave W1VS the Vorschaltradsatzes VRS, which is connected to the transmission input shaft GW1. The web St-P3 of the first planetary gear set P3 of the VRS is part of a second wave W2VS the Vorschaltradsatzes VRS. The component on which the ring gear Ho-P3 of the planetary gearset P3 of the transfer gearset VRS is supported is referred to below as the third shaft W3VS of the transfer gearset VRS.
Sonnenräder So-P1, So-P2 des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1, P2 des Hauptradsatzes HRS sind miteinander verbunden und stellen Bestandteile einer ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS dar. Ein Steg St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden und ist gleichzeitig Bestandteil einer dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS. Ein Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile Ho1-P1 und Ho2-P1 jeweils Bestandteil einer Welle W41 und einer weiteren Welle W42 des Hauptradsatzes HRS sind. Zwischen den beiden Teilen Ho1-P1 und Ho2-P2 des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes P1 verläuft die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS in radialer Richtung, die zur Getriebeausgangswelle GW2 führt. Ein Steg St-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS. Sun gears So-P1, So-P2 of the first and second planetary gear set P1, P2 of the main gearset HRS are connected to each other and provide Components of a first wave W1 of the main gearset HRS. A web St-P1 of the first planetary gearset P1 of the main gearset HRS is connected to a ring gear Ho-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS and is also part of a third wave W3 of the main gearset HRS. A ring gear Ho-P1 of the first planetary gear P1 of the main gearset HRS is made in two parts, the two parts Ho1-P1 and Ho2-P1 are each part of a wave W41 and another wave W42 of the main gearset HRS. Between the two parts Ho1-P1 and Ho2-P2 of the ring gear of the first planetary gear set P1, the third wave W3 of the main gearset HRS extends in the radial direction, which leads to the transmission output shaft GW2. A web St-P2 of the second planetary gearset P2 of the main gearset HRS is part of a second wave W2 of the main gearset HRS.
Ein Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil der ersten Welle W5 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit einem drehbar gelagerten Rotor R einer elektrischen Maschine EM der Getriebevorrichtung G verbunden. Ein Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS und mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS wirkverbunden. Ein Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS und mit der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Die elektrische Maschine EM der Getriebevorrichtung G umfasst neben dem Rotor R einen Stator S, der drehfest mit dem Getriebegehäuse GG der Getriebevorrichtung G bzw. einem gehäusefesten Bauteil GB verbunden ist, das nachfolgend auch als Lagerschild bezeichnet wird. Der Stator S ist somit drehfest ausgeführt und kann keine Drehzahl annehmen. A sun So-P4 of the planetary gearset P4 of Zusatzradsatzes ZRS is part of the first wave W5 of Zusatzradsatzes ZRS and is connected to a rotatably mounted rotor R of an electric machine EM of the transmission device G. A web St-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS is part of a second wave W2P4 of Zusatzradsatzes ZRS and operatively connected to the first wave W1 of the main gearset HRS. A ring gear Ho-P4 of the planetary gear P4 of Zusatzradsatzes ZRS is part of a third wave W3P4 of Zusatzradsatzes ZRS and connected to the third wave W3 of the main gearset HRS. The electric machine EM of the transmission device G comprises, in addition to the rotor R, a stator S which is non-rotatably connected to the transmission housing GG of the transmission device G or a housing-fixed component GB, which is also referred to below as a bearing plate. The stator S is thus rotatably designed and can not accept a speed.
Die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS, die vorliegend direkt mit der Getriebeausgangswelle GW2 verbunden ist, kann alternativ hierzu auch über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe mit der Getriebeausgangswelle GW2 verbunden sein. The third wave W3 of the main gearset HRS, which in the present case is directly connected to the transmission output shaft GW2, may alternatively be connected via an additional transmission gear to the transmission output shaft GW2.
Der erste Leistungspfad L1 ist über ein erstes Schaltelement A mit der Welle W42 des Hauptradsatzes HRS und über ein zweites Schaltelement E mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Der zweite Leistungspfad L2 ist über ein drittes Schaltelement B mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS und über ein viertes Schaltelement D mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS koppelbar. Die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist durch ein fünftes Schaltelement C mit dem Getriebegehäuse GG der Getriebevorrichtung G bzw. mit dem gehäusefesten Bauteil GB der Getriebevorrichtung G verbindbar. Die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist bei geschlossenem fünftem Schaltelement C somit drehfest ausgeführt. Die Welle W41 des Hauptradsatzes HRS ist in gleicher Weise durch ein sechstes Schaltelement F drehfest darstellbar, indem die Welle W41 durch das sechste Schaltelement F mit dem Getriebegehäuse GG in Wirkverbindung gebracht wird. The first power path L1 can be connected via a first switching element A to the shaft W42 of the main gearset HRS and via a second switching element E to the second shaft W2 of the main gearset HRS. The second power path L2 can be coupled via a third shift element B to the first shaft W1 of the main gearset HRS and via a fourth shift element D to the second shaft W2 of the main gearset HRS. The first shaft W1 of the main gearset HRS can be connected by a fifth shifting element C to the transmission housing GG of the transmission device G or to the housing-fixed component GB of the transmission device G. The first wave W1 of the main gearset HRS is thus designed rotatably with closed fifth switching element C. The shaft W41 of the main gearset HRS is rotatably represented in the same way by a sixth switching element F by the shaft W41 is brought by the sixth switching element F to the transmission housing GG in operative connection.
Bei der in
Ein Schaltschema der Getriebevorrichtung G gemäß
Ein erster Vorwärtsgang 1VM zwischen der Getriebeeingangswelle GW1 und der Getriebeausgangswelle GW2 ergibt sich durch Schließen des dritten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F, ein zweiter Vorwärtsgang 2VM durch Schließen des vierten Schaltelements D und des sechsten Schaltelements F, ein dritter Vorwärtsgang 3VM durch Schließen des dritten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D, ein vierter Vorwärtsgang 4VM durch Schließen des vierten Schaltelements D und des ersten Schaltelements A, ein fünfter Vorwärtsgang 5VM durch Schließen des dritten Schaltelementes B und des ersten Schaltelements A, ein sechster Vorwärtsgang 6VM durch Schließen des zweiten Schaltelements E und des ersten Schaltelements A, ein siebter Vorwärtsgang 7VM durch Schließen des dritten Schaltelements B und des zweiten Schaltelements E, und ein achter Vorwärtsgang 8VM durch Schließen des fünften Schaltelements C und des zweiten Schaltelements E. A first forward speed 1VM between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2 is obtained by closing the third shift element B and the sixth shift element F, a second forward speed 2VM by closing the fourth shift element D and the sixth shift element F, and a third forward speed 3VM closing the third Switching element B and the fourth switching element D, a fourth forward gear 4VM by closing the fourth switching element D and the first switching element A, a fifth forward speed 5VM by closing the third switching element B and the first switching element A, a sixth forward gear 6VM by closing the second switching element e and the first shift element A, a seventh forward speed 7VM by closing the third shift element B and the second shift element E, and an eighth forward speed 8VM by closing the fifth shift element C and the second shift element E.
In einem elektrischen Gang 1EM wird Drehmoment allein von der elektrischen Maschine EM zur Getriebeausgangswelle GW2 übertragen, wobei alle Schaltelemente bis auf das sechste Schaltelement F geöffnet sind und somit keine drehmomentführende Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle GW1 und der Getriebeausgangswelle GW2 besteht. Der elektrische Gang 1EM dient auch als Rückwärtsgang, in dem die elektrische Maschine EM so angesteuert wird, dass der Rotor R eine negative Drehzahl, also eine Rückwärtsrotation annimmt. Auf einen separaten Rückwärtsgang kann somit verzichtet werden. In an electric gear 1EM torque is transmitted solely from the electric machine EM to the transmission output shaft GW2, wherein all switching elements are open except for the sixth switching element F and thus there is no torque-carrying connection between the transmission input shaft GW1 and the transmission output shaft GW2. The electric gear 1EM also serves as a reverse gear, in which the electric machine EM is controlled so that the rotor R assumes a negative rotational speed, that is, a reverse rotation. On a separate reverse gear can thus be dispensed with.
In einem ersten und einem zweiten Startmodus 1S, 2S wird der Getriebeeingangswelle GW1 Drehmoment zugeführt. Sind das sechste Schaltelement F sowie das dritte Schaltelement B oder das zweite Schaltelement E geschlossen, so kann bei der Verwendung der Getriebevorrichtung G im Kraftfahrzeug eine an der Getriebeeingangswelle GW1 angebundene Verbrennungskraftmaschine VKM zusammen mit dem Kraftfahrzeug angeschleppt werden. Ist das sechste Schaltelement F geöffnet, so muss die Getriebe-Ausgangswelle GW2 durch eine Feststellbremse drehfest festgesetzt sein, um über das geschlossene dritte Schaltelement B oder das zweite Schaltelement E die Verbrennungskraftmaschine VKM starten zu können. In a first and a
Zwischen der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Getriebeeingangswelle GW1 ist vorliegend ein Rotationsschwingungsdämpfer RD angeordnet, um Drehungleichförmigkeiten im Bereich der Verbrennungskraftmaschine VKM dämpfen zu können. Zusätzlich ist im Verbindungsbereich zwischen der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Getriebeeingangswelle GW1 eine Zusatz-Elektromaschine SG vorgesehen, die einen sogenannten Starter-Generator darstellt, über den die Verbrennungskraftmaschine VKM mit geringem Aufwand startbar ist. In the present case, a rotational vibration damper RD is arranged between the internal combustion engine VKM and the transmission input shaft GW1 in order to be able to dampen rotational irregularities in the region of the internal combustion engine VKM. In addition, an additional electric machine SG is provided in the connecting region between the internal combustion engine VKM and the transmission input shaft GW1, which constitutes a so-called starter generator, via which the internal combustion engine VKM can be started with little effort.
Die in die Getriebevorrichtung G integrierte elektrische Maschine EM ist aufgrund ihres vergleichsweise hohen Eigengewichtes über eine robuste und präzise Lagereinrichtung
Die erste Welle W5 des Zusatzradsatzes ZRS ist direkt im Bereich der Lagereinrichtung
Darüber hinaus stützt sich die Getriebeeingangswelle GW1 neben einer getriebeeingangsseitig vorgesehenen Lagereinrichtung
Die Welle W41 ist in radialer Richtung über die Lagereinrichtung
Im Bereich der Welle W41 des Hauptradsatzes HRS angreifende Axialkräfte sind über die beiden als Axiallager ausgeführten Lagereinrichtungen
Der Steg St-P3 des Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS ist ebenfalls über eine als Axiallager ausgebildete Lagereinrichtung
Die Welle W41 ist als Wellenstummel ausgebildet und stellt eine an eine Welle, d. h. an einen Steg, ein Sonnenrad oder ein Hohlrad, der gekoppelten Einzelradsätze P1, P2 und P4 anbindbare Hohlwelle dar, die im Bereich der Lagereinrichtung
Die Anzahl der Axiallagerstellen der Planetenradsätze P1, P2 und P4 ist um eins größer als die Anzahl der Wellen W1 bis W5, wobei bei der Bestimmung der Anzahl der Axiallagerstellen die Wellen W41 und W42 jeweils als eigene Welle betrachtet werden und das Rillenkugellager
Die in
Zusätzlich ist die Welle W1 über eine als Axiallager ausgeführte Lagereinrichtung
Eine in
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, dass zwischen der zweiten Welle W2P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS und der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS eine zusätzliche Radiallagereinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- G G
- Getriebe transmission
- GB GB
- gehäusefestes Bauteil, Lagerschild housing-fixed component, end shield
- GG GG
- Getriebegehäuse gearbox
- GW1 LV1
- Getriebeeingangswelle Transmission input shaft
- GW2 GW2
- Getriebeausgangswelle Transmission output shaft
- HRS HRS
- Hauptradsatz main gear
- ZRS ZRS
- Zusatzradsatz Zusatzradsatz
- VRS VRS
- Vorschaltradsatz gearset
- EM EM
- elektrische Maschine electric machine
- R R
- Rotor der elektrischen Maschine Rotor of the electric machine
- S S
- Stator der elektrischen Maschine Stator of the electric machine
- SG SG
- Zusatz-Elektromaschine Additional electric machine
- RD RD
- Rotationsschwingungsdämpfer rotational vibration
- VKM VKM
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- P1 P1
- erster Planetenradsatz des Hauptradsatzes first planetary gear set of the main gearset
- P2 P2
- zweiter Planetenradsatz des Hauptradsatzes second planetary gear set of the main gearset
- P3 P3
- Planetenradsatz des Vorschaltradsatzes Planetary gear set of the transfer gearset
- P4 P4
- Planetenradsatz des Zusatzradsatzes Planetary wheel set of additional wheelset
- W1 W1
- erste Welle des Hauptradsatzes first shaft of the main gearset
- W2 W2
- zweite Welle des Hauptradsatzes second shaft of the main gearset
- W3 W3
- dritte Welle des Hauptradsatzes third wave of the main gearset
- W4 W4
- vierte Welle des Hauptradsatzes fourth wave of the main gearset
- W41 W41
- Welle des Hauptradsatzes Wave of the main gearset
- W42 W42
- Welle des Hauptradsatzes Wave of the main gearset
- W5 W5
- erste Welle des Zusatzradsatzes first wave of Zusatzradsatzes
- W1VS W1VS
- erste Welle des Vorschaltradsatzes first wave of the transfer gearset
- W2VS W2VS
- zweite Welle des Vorschaltradsatzes second shaft of the transfer gearset
- W3VS W3VS
- dritte Welle des Vorschaltradsatzes third wave of the transfer gearset
- W2P4 W2P4
- zweite Welle des Zusatzradsatzes second shaft of Zusatzradsatzes
- W3P4 W3P4
- dritte Welle des Zusatzradsatzes third wave of Zusatzradsatzes
- A A
- erstes Schaltelement first switching element
- E e
- zweites Schaltelement second switching element
- B B
- drittes Schaltelement third switching element
- D D
- viertes Schaltelement fourth switching element
- C C
- fünftes Schaltelement fifth switching element
- F F
- sechstes Schaltelement sixth switching element
- So-P1 So-P1
- Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Sun gear of the first planetary gear set of the main gearset
- St-P1 St-P1
- Steg des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Bridge of the first planetary gear set of the main gearset
- Ho-P1 Ho-P1
- Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Ring gear of the first planetary gear set of the main gearset
- Ho1-P1 Ho1-P1
- erster Teil des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzesfirst part of the ring gear of the first planetary gear set of the main gearset
- Ho2-P2 Ho2-P2
- zweiter Teil des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes second part of the ring gear of the first planetary gear set of the main gear
- So-P2 So-P2
- Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Sun gear of the second planetary gear set of the main gearset
- So1-P2 So1-P2
- erster Teil des Sonnenrades des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes first part of the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset
- So2-P2 SO2-P2
- zweiter Teil des Sonnenrades des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes second part of the sun gear of the second planetary gear set of the main gearset
- St-P2 St-P2
- Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Bridge of the second planetary gear set of the main gearset
- So-P1P2 So-P1P2
- gemeinsames Sonnenrad des Hauptradsatzes common sun gear of the main gearset
- Ho-P2 Ho-P2
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes Ring gear of the second planetary gear set of the main gearset
- So-P3 So-P3
- Sonnenrad des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes Sun gear of the planetary gear set of the transfer gearset
- St-P3 St-P3
- Steg des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes Bridge of the planetary gear set of the transfer gearset
- Ho-P3 Ho-P3
- Hohlrad des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes Ring gear of the planetary gear set of the transfer gearset
- So-P4 So-P4
- Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes Sun gear of the planetary gear set of additional wheelset
- St-P4 St-P4
- Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes Bridge of the planetary gear set of Zusatzradsatzes
- Ho-P4 Ho-P4
- Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes Ring gear of the planetary gear set of Zusatzradsatzes
- L1 L1
- erster Leistungspfad first performance path
- L2 L2
- zweiter Leistungspfad second power path
- 1VM bis 8VM 1VM to 8VM
- erster bis achter Vorwärtsgang first to eighth forward gear
- 1EM 1EM
- elektrischer Gang electrical gear
- 1S 1S
- erster Startmodus first start mode
- 2S 2S
- zweiter Startmodus second start mode
- 10 10
- Lagereinrichtung der elektrischen Maschine Storage device of the electric machine
- 11 bis 34 11 to 34
- Lagereinrichtung Storage facility
- 35 35
- Radiallagereinrichtung Radial bearing means
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