DE102015205932A1 - Electrifiable torque transmitting device - Google Patents
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- B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, welche eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine Kopplungswelle, eine Abtriebswelle, ein erstes Umlaufrädergetriebe und ein zweites Umlaufrädergetriebe aufweist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung ist dabei vorzugsweise in der Weise ausgebildet, um parallel einen ersten Kraftflussweg zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle und einen zweiten Kraftflussweg zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebswelle einzurichten. Vorzugsweise verläuft der erste Kraftflussweg über das erste Umlaufrädergetriebe und die Kopplungswelle und der zweite Kraftflussweg über das erste Umlaufrädergetriebe, das zweite Umlaufrädergetriebe und die Kopplungswelle in der Weise, dass zusätzlich ein dritter Kraftflussweg zwischen der ersten Eingangswelle zu der zweiten Eingangswelle eingerichtet ist.The invention relates to a torque transmission device, in particular for a vehicle, which has a first input shaft, a second input shaft, a coupling shaft, an output shaft, a first epicyclic gearbox and a second epicyclic gearing. The torque transmission device is preferably designed in such a way to set up in parallel a first power flow path between the first input shaft and the output shaft and a second power flow path between the second input shaft and the output shaft. Preferably, the first power flow path via the first epicyclic gear and the coupling shaft and the second power flow path via the first epicyclic gear, the second epicyclic gear and the coupling shaft in such a way that in addition a third power flow path between the first input shaft is arranged to the second input shaft.
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer ersten Eingangswelle, einer zweiten Eingangswelle sowie einer Abtriebswelle, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in der Weise ausgebildet ist, parallel einen ersten Kraftflussweg zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle in einen zweiten Kraftflussweg zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebswelle einzurichten.The invention relates to a torque transmitting device having a first input shaft, a second input shaft and an output shaft, wherein the torque transmitting device is configured to set up in parallel a first power flow path between the first input shaft and the output shaft in a second power flow path between the second input shaft and the output shaft.
Insbesondere Fahrzeuge, welche eine Brennkraftmaschine als Antriebseinheit aufweisen, bedürfen einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, welche die über eine Eingangswelle eingebrachte Leistung der Brennkraftmaschine in ein für den Antrieb des Fahrzeugs geeignetes Drehmoment umsetzt und die Brennkraftmaschine beim Antrieb des Fahrzeugs in einem möglichst effizienten Betriebsbereich hält.In particular, vehicles which have an internal combustion engine as a drive unit, require a torque transmission device which converts the introduced via an input shaft power of the internal combustion engine in a suitable for driving the vehicle torque and keeps the internal combustion engine in the most efficient operating range when driving the vehicle.
Im Allgemeinen wird hierfür eine Vielzahl von Zahnradsätzen, insbesondere Zahnradpaaren, verwendet, um verschiedene Übersetzungen zu realisieren. Um beim Anwählen einer neuen Übersetzung bzw. eines neues Gangs die Drehzahl der Brennkraftmaschine mit der bei der neuen Übersetzung benötigten Drehzahl anzugleichen, weisen Drehmomentübertragungsvorrichtungen für manuelle Schaltungen im Allgemeinen eine Kupplung, automatische Schaltungen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler auf. Bei diesen Maschinenelementen wird eine Eingangsdrehzahl/ein Eingangsdrehmoment mit einer Ausgangsdrehzahl/einem Ausgangsdrehmoment unter Abgabe von dissipativer Energie durch Reibschluss bzw. hydrodynamische Kraftübertragung synchronisiert. Diese Drehmomentübertragungsvorrichtungen werden insbesondere beim Anfahren, synchronisieren unbelasteter Zahnradpaare einer neuen Übersetzung und bei Lastschaltungen benötigt.In general, for this purpose, a plurality of gear sets, in particular gear pairs, used to realize different translations. In order to match the speed of the internal combustion engine with the speed required at the new ratio when selecting a new ratio or gear, torque transmission devices for manual shifting generally include a clutch, and automatic shifting generally includes a torque converter. In these machine elements, an input speed / input torque is synchronized with an output speed / torque with release of dissipative energy through frictional engagement or hydrodynamic power transmission, respectively. These torque-transmitting devices are particularly needed when starting, synchronizing unloaded gear pairs of a new translation and load circuits.
Des Weiteren sind zum Anmeldezeitpunkt eine Vielzahl von leistungsverzweigenden Hybridfahrzeugen bekannt, bei welchen sowohl eine Brennkraftmaschine als auch eine Elektromaschine, welche jeweils an einer ersten und einer zweiten Eingangswelle einer Drehmomentübertragungsvorrichtung angeschlossen sind, den Abtrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemeinsam oder jeweils allein antreiben können sowie die Hybridfunktionen Rekuperieren, Boosten, Verschieben des Lastpunkts und Batterieladung realisieren können.Furthermore, at the time of registration, a plurality of power split hybrid vehicles are known, in which both an internal combustion engine and an electric machine, which are each connected to a first and a second input shaft of a torque transmitting device, the output of a torque transmitting device can drive together or each alone and recuperate the hybrid functions , Boost, shifting the load point and battery charging can realize.
Die
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglichen, eine Erzeugung von dissipativer Energie durch Reibung und/oder Viskosität bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Brennkraftmaschine und dem Abtrieb zu verringern oder idealerweise, wenigstens theoretisch, zu verhindern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt insbesondere darin, zwei Maschinen über eine leistungsverzweigte Drehmomentübertragungsvorrichtung in der Weise zu koppeln, dass eine der Maschinen beim Wechseln des Übersetzungsverhältnisses ausschließlich im Schubbetrieb betrieben werden kann.An object of the invention is to provide a torque transmitting device and a method of operating such a torque transmitting device which make it possible to reduce generation of dissipative energy by friction and / or viscosity with a change in the transmission ratio between the internal combustion engine and the output or, ideally, at least theoretically, to prevent. A further object of the invention is, in particular, to couple two machines via a power-split torque transmission device in such a way that one of the machines can be operated exclusively in overrun mode when changing the transmission ratio.
Zur Lösung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.For solving a device according to
In einem Aspekt der Erfindung weist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine Kopplungswelle, eine Abtriebswelle, ein erstes Umlaufrädergetriebe und ein zweites Umlaufrädergetriebe auf. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung ist dabei vorzugsweise in der Weise ausgebildet, um parallel einen ersten Kraftflussweg zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle und einen zweiten Kraftflussweg zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebswelle einzurichten. Vorzugsweise verläuft der erste Kraftflussweg über das erste Umlaufrädergetriebe und die Kopplungswelle und der zweite Kraftflussweg über das erste Umlaufrädergetriebe, das zweite Umlaufrädergetriebe und die Kopplungswelle in der Weise, dass zusätzlich ein dritter Kraftflussweg zwischen der ersten Eingangswelle zu der zweiten Eingangswelle eingerichtet ist.In one aspect of the invention, a torque transmitting device, particularly for a vehicle, has a first input shaft, a second input shaft, a coupling shaft, an output shaft, a first epicyclic gearbox, and a second epicyclic gearing. The torque transmission device is preferably designed in such a way to set up in parallel a first power flow path between the first input shaft and the output shaft and a second power flow path between the second input shaft and the output shaft. Preferably, the first power flow path extends via the first epicyclic gearbox and the coupling shaft and the second power flow path via the first epicyclic gearbox, the second planetary gear and the coupling shaft in such a way that in addition a third power flow path between the first input shaft is arranged to the second input shaft.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung wenigstens einen der folgenden Schritte auf: S-1 Betätigen eines ersten Kupplungsmechanismus, S-2 Betätigen eines zweiten Kupplungsmechanismus, S-3 Betätigen eines dritten Kupplungsmechanismus, S-4 Betätigen eines vierten Kupplungsmechanismus, S-5 Betätigen eines fünften Kupplungsmechanismus, S-6 Betätigen eines sechsten Kupplungsmechanismus und S-7 Betätigen eines siebten Kupplungsmechanismus. Der Kupplungsmechanismus oder die Kupplungsmechanismen werden hierbei vorzugsweise in der Weise betätigt, dass zwischen zwei unterschiedlichen Übersetzungen, mit welchen ein an der ersten Antriebswelle anliegendes Drehmoment an die Abtriebswelle übertragen wird, Zwischenzustände existieren, in welchen Drehmoment über den ersten Kraftflussweg, den zweiten Kraftflussweg und den dritten Kraftflussweg übertragen wird, um an einem jeweiligen Kupplungsmechanismus, welcher einer neue Übersetzung einkoppelt, eine Drehzahlsynchronisation zu erreichen. Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung im Sinne des Patents ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen geändert werden können, insbesondere ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl. Insbesondere ist diese ein Getriebe, mit welchem verschiedene Übersetzungen, d. h. Übersetzungsverhältnisse oder Gänge, zwischen wenigstens einer Eingangswelle und einer Abtriebswelle eingestellt werden können. Weiter vorzugsweise kann eine Leistungsverzweigung vorgenommen werden.In another aspect of the invention, a method of operating a torque transmitting device comprises at least one of the following steps: S-1 actuating a first clutch mechanism, S-2 actuating a second clutch mechanism, S-3 actuating a third clutch mechanism, S-4 actuating a fourth Clutch mechanism, S-5 Actuating a fifth clutch mechanism, S-6 Operating a sixth clutch mechanism, and S-7 Operating a seventh clutch mechanism. The clutch mechanism or the clutch mechanisms are in this case preferably operated in such a way that intermediate states exist between two different ratios with which a torque applied to the first drive shaft is transmitted to the output shaft, in which torque via the first power flow path, the second power flow path and the third Kraftflussweg is transmitted to at a respective clutch mechanism, which couples a new translation, to achieve a speed synchronization. A torque transmission device in the sense of the patent is a machine element with which movement quantities can be changed, in particular a torque and / or a rotational speed. In particular, this is a transmission with which various translations, d. H. Transmission ratios or gears, between at least one input shaft and an output shaft can be adjusted. Further preferably, a power split can be made.
Ein Kraftflussweg im Sinne der Erfindung ist ein Pfad von zur Drehmomentübertragung verbindbaren Elementen der Drehmomentübertragungsvorrichtung, über welche eine Leistung bzw. ein Drehmoment übertragen werden kann.A force flow path in the sense of the invention is a path of torque-transferable elements of the torque transmission device, via which a power or a torque can be transmitted.
Die Erfindung beruht insbesondere auf dem Ansatz, eine Drehmomentübertragung elektrifizierbar zu machen, d. h. eine Elektromaschine soll in der Weise an die Drehmomentübertragungsvorrichtung anschließbar sein, dass die Elektromaschine Synchronisationsaufgaben der Drehmomentübertragungsvorrichtung wie Anfahren, Synchronisieren unbelasteter Radsätze und Lastschaltung durchführen kann. In einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung kann insbesondere auf Reibkupplungen oder Drehmomentwandler verzichtet werden, da die Elektromaschine im Motorbetrieb oder im Generatorbetrieb alle Synchronisationen vornehmen kann. Anstatt einer Elektromaschine könnte daher ebenso eine Bremseinrichtung verwendet werden.The invention is particularly based on the approach to make a torque transmission electrifiable, d. H. an electric machine should be connectable to the torque transmitting device in such a way that the electric machine can carry out synchronization tasks of the torque transmission device such as starting, synchronization of unloaded wheelsets and load circuit. In such a torque transmission device can be dispensed with in particular friction clutches or torque converter, since the electric machine can perform all synchronizations in engine operation or generator operation. Therefore, instead of an electric machine, a braking device could also be used.
Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung kann durch den Anschluss einer Elektromaschine an einer der Eingangswellen Energie, die bei Reibkupplungen oder Drehmomentwandlern als dissipative Energie bzw. Wärme ins Öl abgegeben wird, durch die Elektromaschine im Generatorbetrieb ins Bordnetz eingespeist werden. Verluste, welche bei herkömmlichen Systemen bei jeder Anfahrt, Schaltung und im Schlupfbetrieb entstehen, werden hierdurch deutlich reduziert und auch Verluste für eine Kühlleistung der Drehmomentübertragungsvorrichtung fallen geringer aus.In the torque transmission device according to the invention can be fed by the electric machine in generator mode into the electrical system by connecting an electric machine to one of the input shafts energy that is dissipated in friction clutches or torque converters as dissipative energy or heat into the oil. Losses, which arise in conventional systems at every approach, circuit and in slip operation, thereby significantly reduced and losses for a cooling capacity of the torque transmitting device are lower.
Da keine weitere Synchronisationseinrichtung benötigt wird, entfallen des Weiteren komplizierte Komponenten einer gewöhnlichen Drehmomentübertragungsvorrichtung wie Hydraulik, Kupplungsscheiben und auch die Synchronisierung, die für die Bereichsumschaltung benötigt werden.Further, since no other synchronizing means is needed, complicated components of a conventional torque transmitting device such as hydraulics, clutch plates and also the synchronization required for range switching are eliminated.
Hierdurch kann eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung insbesondere kostengünstig realisiert werden. Auch kann die Versorgung des Bordnetzes durch eine Elektromaschine an einer der Eingangswellen der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung gedeckt werden, so dass keine zusätzliche Lichtmaschine notwendig ist. Schließlich muss in einem Fahrzeug auch kein zusätzlicher Anlasser vorgesehen werden, da die an einer der Eingangswellen angeschlossene Elektromaschine eine an der anderen der Eingangswellen angeschlossene Brennkraftmaschine starten kann.In this way, a torque transmission device according to the invention can be realized in particular cost. Also, the supply of the electrical system can be covered by an electric machine on one of the input shafts of the torque transmission device according to the invention, so that no additional alternator is necessary. Finally, no additional starter has to be provided in a vehicle since the electric machine connected to one of the input shafts can start an internal combustion engine connected to the other one of the input shafts.
Bei entsprechender Auslegung der Elemente der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung sowie einer daran anschließbaren Elektromaschine können durch die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung auch Betriebszustände eines leistungsverzweigten Hybrid-Antriebes realisiert werden, wie Rekuperieren, Boosten, Lastverschiebung und auch reines elektrisches Fahren.With appropriate design of the elements of the torque transmission device according to the invention and an electric machine can be realized by the torque transmission device according to the invention also operating states of a power-split hybrid drive, such as recuperation, boost, load displacement and pure electric driving.
Durch das erfindungsgemäße Getriebe können hierbei gegenüber einem herkömmlichen Hybrid-Antrieb deutliche Verbrauchsvorteile erzielt werden, da Verluste in einer Hydraulik einer herkömmlichen Übertragungsvorrichtung und in Kupplungen vermieden oder zumindest verringert werden können.As a result of the transmission according to the invention, clear consumption advantages can be achieved in comparison to a conventional hybrid drive, since losses in a hydraulic system of a conventional transmission device and in clutches can be avoided or at least reduced.
Schließlich bietet die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung durch die Möglichkeit der platzsparenden Anordnung der beiden Umlaufrädergetriebe wesentliche Bauraumvorteile und im Verbund mit den übrigen Elementen eines Fahrzeugs auch Gewichtsvorteile. Finally, the torque transmission device according to the invention by the possibility of space-saving arrangement of the two epicyclic gearbox substantial space advantages and in combination with the other elements of a vehicle also weight advantages.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung bestehen alle Kraftflusswege allein aus formschlüssigen Verbindungen.In an advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention all power flow paths consist solely of positive connections.
Als formschlüssige Verbindung kommen insbesondere drehfeste Verbindungen in Frage sowie koppelbare Verbindungen, welche vorzugsweise durch Klauenkupplungen realisiert werden können. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Eingangswellen, Abtriebswellen und Umlaufrädergetrieben kann auf reibschlüssige oder viskose Kupplungen verzichtet werden, wodurch durch dissipative Energie verursachte Verluste verringert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung verläuft der dritte Kraftflussweg über das erste Umlaufrädergetriebe und das zweite Umlaufrädergetriebe.As a positive connection are in particular rotationally fixed connections in question and coupled connections, which can be preferably realized by jaw clutches. The inventive arrangement of input shafts, output shafts and epicyclic gears can be dispensed with frictional or viscous couplings, which caused by dissipative energy losses can be reduced. In a further advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention, the third power flow path extends via the first epicyclic gearbox and the second epicyclic gearbox.
In dieser Ausgestaltung ist eine der beiden Eingangswellen vorzugsweise an dem ersten Umlaufrädergetriebe und die andere Eingangswelle vorzugsweise an dem zweiten Umlaufrädergetriebe angeschlossen.In this embodiment, one of the two input shafts is preferably connected to the first epicyclic gearbox and the other input shaft is preferably connected to the second epicyclic gearing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung in der Weise ausgebildet, um zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle einen vierten Kraftflussweg einzurichten, welcher unabhängig von dem ersten Umlaufgetriebe, dem zweitem Umlaufgetriebe und der Kopplungswelle ist. Mittels des vierten Kraftflusswegs der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung, welcher insbesondere über die erste Eingangswelle, und die Abtriebswelle sowie gegebenenfalls über eine weitere Vorgelegewelle führt, können weitere Übersetzungen zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle realisiert werden, die jenen Teil der Drehmomentübertragungsvorrichtung, welcher zur Leistungsverzweigung dient, aussparen. Beim Anschließen einer Brennkraftmaschine an der ersten Eingangswelle, beispielsweise in einem Fahrzeug, sind dies Übersetzungen, welche vorzugsweise bei einem rein durch die Brennkraftmaschine erzeugten Abtrieb eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment, the torque transmission device is designed in such a way to establish a fourth power flow path between the first input shaft and the output shaft, which is independent of the first planetary gear, the second epicyclic gear and the coupling shaft. By means of the fourth power flow path of the torque transmission device according to the invention, which leads in particular via the first input shaft, and the output shaft and optionally via a further countershaft, further translations between the first input shaft and the output shaft can be realized, which is that part of the torque transmission device which is used for power branching avoiding. When connecting an internal combustion engine to the first input shaft, for example in a vehicle, these are translations which are preferably used in a purely generated by the internal combustion engine output.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung des Weiteren eine Vorgelegewelle auf, wobei die Vorgelegewelle mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist und mit der ersten Antriebswelle und der Kopplungswelle, insbesondere durch einen fünften und/oder sechsten Kupplungsmechanismus, in der Weise drehverbindbar ist, dass der erste Kraftflussweg, der zweite Kraftflussweg und/oder der vierte Kraftflussweg über die Vorgelegewelle laufen, wobei zwischen der ersten Antriebswelle und der Vorgelegewelle vorzugsweise eine Mehrzahl unterschiedlicher Übersetzungen wählbar sind. Die Vorgelegewelle dient in erster Linie zur Realisierung von verschiedenen Übersetzungen bzw. Übersetzungsverhältnissen, welche sowohl im ersten Kraftflussweg und im zweiten Kraftflussweg aus dem leistungsverzweigenden Teil der Drehmomentübertragungsvorrichtung eingeleitet werden, als auch in dem vierten Kraftflussweg, welcher den leistungsverzweigten Teil auslässt, zum Einsatz kommen können.In a further advantageous embodiment, the torque transmission device according to the invention further comprises a countershaft, wherein the countershaft is connected with the output shaft to transmit torque and with the first drive shaft and the coupling shaft, in particular by a fifth and / or sixth clutch mechanism, in such a way drehverbindbar that the first power flow path, the second power flow path and / or the fourth power flow path run via the countershaft, wherein between the first drive shaft and the countershaft preferably a plurality of different translations are selectable. The countershaft is used primarily for the realization of various ratios or gear ratios, which are introduced both in the first power flow path and in the second power flow path from the power-splitting part of the torque transmission device, as well as in the fourth power flow path, which omits the power-split part can be used ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung zwei Vorgelegewellen auf, wobei eine erste Vorgelegewelle mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist und mit der ersten Antriebswelle, insbesondere durch einen fünften und/oder siebten Kupplungsmechanismus, in der Weise drehverbindbar ist, dass der erste Kraftflussweg, der zweite Kraftflussweg und/oder der vierte Kraftflussweg über die erste Vorgelegewelle verlaufen, wobei zwischen der ersten Antriebswelle und der ersten Vorgelegewelle vorzugsweise eine Mehrzahl unterschiedlicher Übersetzungen wählbar sind. Eine zweite Vorgelegewelle ist mit der ersten Antriebswelle und der Kopplungswelle, insbesondere durch einen vierten, fünften und/oder sechsten Kupplungsmechanismus, sowie mit der ersten Vorgelegewelle, insbesondere durch einen sechsten und siebten Kupplungsmechanismus, in der Weise drehverbindbar, dass der erste Kraftflussweg, der zweite Kraftflussweg und/oder der vierte Kraftflussweg über die erste und die zweite Vorgelegewelle verlaufen, wobei zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Vorgelegewelle vorzugsweise eine Mehrzahl unterschiedlicher Übersetzungen wählbar sind. Durch das Vorsehen einer zweiten Vorgelegewelle kann die Baugröße der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung in axialer Richtung der Wellen der Drehmomentübertragungsvorrichtung bei unverminderter Anzahl an verschiedenen Übersetzungen reduziert werden, wodurch beispielsweise ein Quereinbau in ein Fahrzeug der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung möglich wird.In a further advantageous embodiment, the torque transmission device according to the invention has two countershafts, wherein a first countershaft is connected to transmit torque to the output shaft and is rotatably connectable to the first drive shaft, in particular by a fifth and / or seventh clutch mechanism in such a way that the first force flow path, the second power flow path and / or the fourth power flow path extend over the first countershaft, wherein between the first drive shaft and the first countershaft preferably a plurality of different translations are selectable. A second countershaft is rotatably connectable to the first drive shaft and the coupling shaft, in particular through a fourth, fifth and / or sixth clutch mechanism, as well as with the first countershaft, in particular by a sixth and seventh clutch mechanism, that the first power flow, the second Force flow path and / or the fourth power flow path over the first and the second countershaft, wherein between the first drive shaft and the second countershaft preferably a plurality of different translations are selectable. By providing a second countershaft, the size of the torque transmitting device according to the invention can be reduced in the axial direction of the shafts of the torque transmitting device with undiminished number of different translations, whereby, for example, a transverse installation in a vehicle of the torque transmission device according to the invention is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung eine erste Bremseinrichtung und eine zweite Bremseinrichtung auf, wobei ein Hohlrad des ersten Umlaufgetriebes mit dem Steg des zweiten Umlaufgetriebes drehverbunden ist und ein Sonnenrad des zweiten Umlaufgetriebes mit der zweiten Eingangswelle drehverbunden ist.In a further advantageous embodiment, the torque transmission device according to the invention comprises a first brake device and a second brake device, wherein a ring gear of the first Epicyclic gear is rotatably connected to the web of the second epicyclic gear and a sun gear of the second epicyclic gear is rotatably connected to the second input shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung ist ein Sonnenrad des ersten Umlaufgetriebes mit der ersten Eingangswelle, insbesondere durch einen zweiten Kupplungsmechanismus, drehverbindbar und der Steg des zweiten Umlaufgetriebes, insbesondere durch einen ersten Kupplungsmechanismus, an der ersten Bremseinrichtung befestigbar oder mit dem Hohlrad des zweiten Umlaufgetriebes drehverbindbar. Vorzugsweise ist auch das Hohlrad des zweiten Umlaufgetriebes, insbesondere durch einen dritten Kupplungsmechanismus, an der zweiten Bremseinrichtung befestigbar oder mit dem Steg des ersten Umlaufgetriebes und der Kopplungswelle drehverbindbar.In a further advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention, a sun gear of the first epicyclic gear with the first input shaft, in particular by a second clutch mechanism, drehverbindbar and the web of the second epicyclic gear, in particular by a first clutch mechanism, to the first brake device fastened or with the ring gear of the second Rotary gearbox can be connected by rotation. Preferably, the ring gear of the second epicyclic gear, in particular by a third clutch mechanism, to the second brake device fastened or drehverbindbar with the web of the first epicyclic gear and the coupling shaft.
Durch das Vorsehen von Bremseinrichtungen an den beiden gekoppelten Umlaufrädergetrieben, welche vorzugsweise den Leistungsverzweigungsteil der Drehmomentübertragungsvorrichtung bilden, können die verschiedenen Funktionen dieses Teils der Drehmomentübertragungsvorrichtung vorzugsweise gesteuert bzw. realisiert werden. Insbesondere dient die zweite Bremseinrichtung dazu, das Zusammenwirken von Leistungsabgabe und Leistungsannahme an der zweiten Eingangswelle zu regulieren. Die erste Bremseinrichtung realisiert insbesondere eine Übersetzung für die erste Eingangswelle.By providing braking means on the two coupled epicyclic gearboxes, which preferably form the power split part of the torque transmitting device, the various functions of this part of the torque transmitting device can preferably be controlled. In particular, the second brake means serves to regulate the interaction of power output and power acceptance at the second input shaft. The first brake device realizes in particular a ratio for the first input shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung ist die erste Eingangswelle, insbesondere zur Realisierung eines Rückwärtsgangs, mit der zweiten Eingangswelle, insbesondere durch einen zweiten Kupplungsmechanismus, drehverbindbar.In a further advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention, the first input shaft, in particular for realizing a reverse gear, with the second input shaft, in particular by a second clutch mechanism, rotatably connected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung ist die erste Eingangswelle mit der Abtriebswelle, insbesondere über einen siebten Kupplungsmechanismus, drehverbindbar. Mittels dieser Ausgestaltung ist eine Übersetzung zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle realisierbar, wodurch beispielsweise die Leistung einer Brennkraftmaschine einer ersten Eingangswelle in ein Fahrzeug direkt an den Abtrieb weitergegeben wird.In a further advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention, the first input shaft with the output shaft, in particular via a seventh clutch mechanism, drehverbindbar. By means of this embodiment, a ratio between the first input shaft and the output shaft can be realized, whereby, for example, the power of an internal combustion engine of a first input shaft is passed in a vehicle directly to the output.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung wirken alle Kupplungsmechanismen durch Formschluss, insbesondere als Muffen oder Klauenkupplungen. Diese formschlüssigen Kupplungen haben gegenüber kraftschlüssigen Kupplungsmechanismen den Vorteil, dass zum Aufrechterhalten der drehfesten Verbindung keine Kraft auf die Kupplungen ausgeübt werden muss.In a further advantageous embodiment of the torque transmission device according to the invention all coupling mechanisms act by positive engagement, in particular as sleeves or jaw couplings. These positive clutches have over non-positive coupling mechanisms the advantage that to maintain the rotationally fixed connection no force must be exerted on the clutches.
Die zu dem vorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und der dazugehörigen vorteilhaften Ausgestaltungen offenbarten Merkmale gelten auch für die nachstehend beschriebenen Aspekte der Erfindung und die dazugehörigen vorteilhaften Ausgestaltungen entsprechend und umgekehrt.The features disclosed in relation to the aspect of the invention described above and the associated advantageous embodiments also apply to the aspects of the invention described below and the associated advantageous embodiments accordingly and vice versa.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem vorbeschriebenen Aspekt der Erfindung, wobei die erste Eingangswelle mit der Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine drehverbunden ist oder diese darstellt, und die zweite Eingangswelle mit der Ausgangswelle einer Elektromaschine verbunden ist oder diese darstellt. Wie dargestellt, ist die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung besonders geeignet, um das Getriebe einer Antriebsvorrichtung von einem Fahrzeug zu elektrifizieren.In a further aspect, the invention relates to a drive device, in particular for a vehicle, with a torque transmission device according to the above-described aspect of the invention, wherein the first input shaft is rotationally connected to the output shaft of an internal combustion engine, and the second input shaft is connected to the output shaft of an electric machine is or represents this. As shown, the torque transmission device according to the invention is particularly suitable for electrifying the transmission of a drive device of a vehicle.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer vorbeschriebenen Antriebsvorrichtung.Another aspect of the invention relates to a vehicle having a drive device as described above.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kupplungsmechanismen des Weiteren in der Weise betätigt, um an der zweiten Eingangswelle eine erste Drehzahl einzustellen, welche bei einer Drehzahlsynchronisation für eine nächsthöhere Übersetzung für die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Reduzierung der ersten Drehzahl gewährleistet ist. Hierdurch kann eine an der zweiten Eingangswelle angeschlossene Elektromaschine stets im Generatorbetrieb betrieben werden.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the clutch mechanisms are further actuated in such a way to set at the second input shaft, a first speed, which is ensured at a speed synchronization for a next higher gear for the torque transmission device, a reduction of the first speed. As a result, an electric machine connected to the second input shaft can always be operated in generator mode.
Beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung sowie weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.Exemplary embodiments of the method and / or the device and further advantages will become apparent from the following description in conjunction with the figures.
Es zeigen:Show it:
Die beschriebenen Ausführungsformen der
Die Eingangswelle
Vorzugsweise kann die erste Eingangswelle
Weiterhin ist der Steg
Die beiden Umlaufrädergetriebe
Zwischen der Kopplungswelle (
Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung insbesondere, dass über die Schaltstellungen S5, S6 der Klauenkupplung K3 und die Schaltstellungen S7, S8 der Klauenkupplung K4 mittels einer Prädiktion, d. h. dem Schalten einer dieser Klauenkupplungen K3, K4 während eines eingelegten Gangs, die Differenzdrehzahl zur nächsten einzulegenden Übersetzung so eingestellt werden kann, dass die Elektromaschine
Vielmehr kann diese Energie in einen Energiespeicher des Bordnetzes eines Fahrzeugs eingespeist werden. Wird die Brennkraftmaschine
Eine Schalttabelle für neun mögliche Übersetzungen (und einen Rückwärtsgang) der Drehmomentübertragungsvorrichtung
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, wird bei den 1. bis 4. Übersetzungen des Getriebes zwischen einer Übersetzung ohne Prädiktion und einer Übersetzung (mit Prädiktion) unterschieden. Bei der Prädiktion wird, wie bereits erläutert, vorzugsweise die Differenzdrehzahl zur nächsten Übersetzung an der zweiten Eingangswelle in der Weise eingestellt, dass bei der Schaltung zu der nächsten Übersetzung durch die Elektromaschine
Mit der ersten Ausführungsform einer Drehmomentübertragungsvorrichtung
Bei Schaltvorgängen in zyklusrelevanten Betriebsbereichen ist vorzugsweise auch kein Eingriff in den Betrieb der Brennkraftmaschine nötig. Diese Vorteile der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung führen zu einer deutlichen Emissionsreduzierung gegenüber Drehmomentübertragungsvorrichtungen des Standes der Technik.In switching operations in cycle-relevant operating ranges preferably no intervention in the operation of the internal combustion engine is necessary. These advantages of the torque transmission device according to the invention lead to a significant reduction in emissions compared to torque transmission devices of the prior art.
Dynamiksteigerungen werden durch das hohe Reaktionsverhalten der Elektromaschine (insbesondere gegenüber Reibkupplung und Drehmomentwandlern) sowie durch die Möglichkeit von Mehrfachrückschaltung ohne Verzögerung und Doppelhochschaltungen erreicht.Dynamic increases are achieved by the high responsiveness of the electric machine (in particular to friction clutch and torque converters) as well as the possibility of multiple downshift without delay and double upshifts.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung liegt darin, dass diese sich nahtlos in einen Hybrid-Baukasten einfügt. Durch den Wegfall von Bauteilen gegenüber herkömmlichen Drehmomentübertragungsvorrichtungen realisiert die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung vorzugsweise auch einen wesentlichen Gewichtsvorteil. Insbesondere gegenüber einem Doppelkupplungsgetriebe entfallen die Doppelkupplung, zwei Radsätze, alle Synchronisierungen, Hydraulik und Steuergerät, Anlasser, sowie Generator. Another advantage of the torque transmission device according to the invention is that it fits seamlessly into a hybrid construction kit. By eliminating components compared to conventional torque transmitting devices, the torque transmission device according to the invention preferably also realizes a significant weight advantage. In particular, compared to a dual-clutch gearbox eliminates the dual clutch, two sets of wheels, all synchronizations, hydraulics and control unit, starter, and generator.
Vorzugsweise ist auch eine Reduzierung der Sekundärmasse am Zwei-Massenschwungrad möglich. Auch die Ölmenge kann vorzugsweise reduziert werden.Preferably, a reduction of the secondary mass on the two-mass flywheel is possible. Also, the amount of oil can preferably be reduced.
Als zusätzliche Komponenten fallen lediglich die Elektromaschine, eine Steuereinheit sowie die elektrischen Schaltbetätigungen sowie gegeben falls elektrische Speicher, insbesondere Ultracaps, ins Gewicht. Hierbei ist aber zu berücksichtigen, dass die Elektromaschine auch andere Funktionen, wie Anlasser, Booster, etc., übernehmen kann.As additional components are only the electric machine, a control unit and the electrical switching operations and given if electrical storage, especially ultracaps, in the weight. However, it should be noted that the electric machine can also take over other functions, such as starters, boosters, etc.
In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung, welche in
Eine Schalttabelle für diese vierte Ausführungsform ist im Folgenden in Tabelle 2 wiedergegeben: Tabelle 2 A switching table for this fourth embodiment is shown below in Table 2: Table 2
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- DrehmomentübertragungsvorrichtungThe torque transfer device
- 22
- erste Eingangswellefirst input shaft
- 33
- zweite Eingangswellesecond input shaft
- 44
- Kopplungswellecoupling shaft
- 55
- Abtriebswelleoutput shaft
- 66
- erstes Umlaufrädergetriebefirst epicyclic gearbox
- 6-16-1
- Hohlradring gear
- 6-26-2
- Stegweb
- 6-36-3
- Sonnenradsun
- 77
- zweites Umlaufrädergetriebesecond epicyclic gearbox
- 7-17-1
- Hohlradring gear
- 7-27-2
- Stegweb
- 7-37-3
- Sonnenradsun
- 88th
- erste Vorgelegewellefirst countershaft
- 99
- zweite Vorgelegewellesecond countershaft
- 1010
- Antriebseinrichtungdriving means
- 1111
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Elektromaschineelectric machine
- 1313
- Differentialdifferential
- K1–K7K1-K7
- Kupplungsmechanismusclutch mechanism
- A–GA-G
- Zahnradsätze/ÜbersetzungenGear sets / translations
- S1–S13S1-S13
- Schaltstellungenswitching positions
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2008001553 T5 [0005] DE 2008001553 T5 [0005]
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