DE102015221490A1 - Method for synchronizing the countershaft speed in direct gear - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Synchronisierung der Vorgelegewellendrehzahl im Direktgang zur Absenkung der Vorgelegewellendrehzahl in einem Getriebe (1) für eine Hybridanwendung, welches einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor (21) und einer elektrischen Maschine (2) aufweist, wobei das Getriebe (1) ein zwei parallel geschaltete Teilgetriebe umfassendes Hauptgetriebe (HG) mit mindestens einer Vorgelegewelle (VW), sowie eine Ausgangswelle (3), sowie zwei die Elemente Steg (ST1, ST2), Sonnenrad (SR1, SR2) und Hohlrad (HR1, HR2) aufweisende Planetengetriebe (PG1, PG2) umfasst, wobei jedes Teilgetriebe eine Getriebeeingangswelle (4, 5) aufweist, wobei eine erste Getriebeeingangswelle (4) als Hohlwelle und eine zweite Getriebeeingangswelle (5) als Vollwelle ausgeführt ist, wobei ein erstes Planetengetriebe (PG1) als Bereichsgruppe an das Hauptgetriebe (HG) anschließt, wobei das Hauptgetriebe (HG) eine erste (R1), eine zweite (R2), eine dritte (R3), eine vierte (R4) und eine fünfte Radebene (R5) und ein erstes (S1), eine zweites (S2), ein drittes (S3) und ein viertes Schaltelement (S4) umfasst, wobei die Synchronisierung der Vorgelegewellendrehzahl auf eine Zieldrehzahl im Direktgang (G19) über eine Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) durchgeführt wird.A method for synchronizing the countershaft speed in the direct gear to reduce the countershaft speed in a transmission (1) for a hybrid application, which has a hybrid drive with an internal combustion engine (21) and an electric machine (2), wherein the transmission (1) has a two parallel-connected partial transmission comprehensive main transmission (HG) with at least one countershaft (VW), and an output shaft (3), and two the elements web (ST1, ST2), sun gear (SR1, SR2) and ring gear (HR1, HR2) having planetary gear (PG1, PG2 ), wherein each partial transmission has a transmission input shaft (4, 5), wherein a first transmission input shaft (4) as a hollow shaft and a second transmission input shaft (5) is designed as a solid shaft, wherein a first planetary gear (PG1) as a range group to the main transmission (HG ), wherein the main transmission (HG) has a first (R1), a second (R2), a third (R3), a fourth (R4) and a fifth wheel plane (R5) and a first (S1), a second (S2), a third (S3) and a fourth shift element (S4), wherein the synchronization of the countershaft speed to a target speed in the direct gear (G19) via a speed control of the electric machine (2) performed becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung der Vorgelegewellendrehzahl im Direktgang zur Absenkung der Vorgelegewellendrehzahl in einem Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente bevorzugt automatisiert schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch bei Nutzfahrzeugen, Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. The invention relates to a method for synchronizing the countershaft speed in the direct gear for lowering the countershaft speed in a transmission. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission, in which a plurality of gears, ie fixed gear ratios between two shafts of the transmission, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes. Such transmissions are used primarily in motor vehicles, in particular also in commercial vehicles, to adapt the rotational speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistances of the vehicle in a suitable manner.
Fahrzeuge mit Hybridantrieben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hybridantriebe besitzen dabei zwei oder mehr verschiedene Antriebsquellen, wobei sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt haben. Diese Varianten besitzen eine im Kraftfluss im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs und damit ist sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb möglich. Vehicles with hybrid drives are known from the prior art. Hybrid drives have two or more different drive sources, with drive trains with an internal combustion engine and one or more electric motors have largely prevailed as a parallel hybrid or mixed hybrid. These variants have a substantially parallel in the power flow arrangement of the engine and the electric drive and thus both a superposition of drive torque and a drive with purely internal combustion engine drive or purely electric motor drive possible.
Aus der
Um einen möglichst effektiven Betrieb des Hybridantriebs zu erreichen, werden Antriebsstrategien eingesetzt, die den Elektroantrieb situationsbedingt flexibel einsetzen, beispielsweise zum Anfahren, als Startergenerator oder als Generator zur Stromerzeugung. Aus der
Aus dem Dokument
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Getriebeeinrichtung bereit zu stellen, wobei insbesondere der Wirkungsgrad während der Fahrt im Direktgang verbessert werden soll. Besonders bei Fern-LKW ist die Absenkung im Direktgang sinnvoll, da der Direktgang einen hohen Fahranteil aufweist. Auf synchronisierte Schaltelemente soll verzichtet werden. The invention has for its object to provide an improved method for operating a hybrid transmission device, in particular, the efficiency while driving in direct gear should be improved. Especially with long-distance trucks lowering in a direct gear makes sense, since the direct gear has a high proportion of driving. On synchronized switching elements should be omitted.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. The object is solved by the features of
Ein entsprechendes Getriebe zu diesem Verfahren weist ein zwei parallel geschaltete Teilgetriebe umfassendes Hauptgetriebe mit zumindest einer Vorgelegewelle, sowie eine Ausgangswelle und zwei zumindest die Elemente Steg, Sonnenrad und Hohlrad aufweisende Planetengetriebe auf. Jedes Teilgetriebe weist dabei eine Getriebeeingangswelle auf, wobei eine erste Getriebeeingangswelle für ein erstes Teilgetriebe als Hohlwelle und eine zweite Getriebeeingangswelle für ein zweites Teilgetriebe als Vollwelle ausgeführt ist. Ein erstes Planetengetriebe schließt als Bereichsgruppe an das Hauptgetriebe an. Eine Bereichsgruppe dient der Verdopplung der Gangzahl des Hauptgetriebes, wobei zwei Bereiche geschaltet werden können, ein schneller und ein langsamer Bereich. Dafür umfasst das Getriebe ein fünftes Schaltelement, welches das Hohlrad der Bereichsgruppe entweder mit einer Ausgangswelle koppelt oder gehäusefest arretiert. In der ersten Schaltstellung, in der das Hohlrad mit dem Gehäuse verbunden ist, entsteht eine langsame Übersetzung und in einer zweiten Schaltstellung, in der das Hohlrad mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und damit mit dem Planetenrad verblockt ist, wird eine schnelle Übersetzung hergestellt. Das Hauptgetriebe umfasst eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Radebene und ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Schaltelement. Ein zweites Planetengetriebe ist zwischen einer elektrischen Maschine und der ersten Getriebeeingangswelle als Planetenstufe vorgesehen. A corresponding transmission to this method comprises a two parallel partial transmission comprehensive main gear with at least one countershaft, and an output shaft and two at least the elements web, sun gear and ring gear having planetary gear. Each partial transmission in this case has a transmission input shaft, wherein a first transmission input shaft for a first partial transmission as a hollow shaft and a second transmission input shaft for a second partial transmission is designed as a solid shaft. A first planetary gear closes as a range group to the main transmission. A range group serves to double the number of gears of the main gearbox, whereby two ranges can be switched, one fast and one slow range. For this, the transmission comprises a fifth switching element, which couples the ring gear of the range group either with an output shaft or fixed to the housing fixed. In the first switching position, in which the ring gear is connected to the housing, a slow ratio is formed and in a second switching position, in which the ring gear is coupled to the output shaft and thus is locked to the planetary gear, a fast gear ratio is produced. The main transmission includes first, second, third, fourth and fifth gear planes and first, second, third and fourth shifting elements. A second planetary gear is provided between an electric machine and the first transmission input shaft as a planetary stage.
Die fünfte Radebene bildet die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes und kann mit Hilfe des vierten Schaltelements in einer seiner Schaltstellungen an den Steg der Bereichsgruppe gekoppelt werden. Über die Vorgelegewelle kann die elektrische Maschine damit die Zugkraft stützen, indem das Drehmoment direkt von der Vorgelegewelle über die Abtriebskonstante auf den Steg der Bereichsgruppe und damit auf die mit dem Steg der Bereichsgruppe verbundene Ausgangswelle übertragen wird, während das fünfte Schaltelement lastfrei wird und umgeschaltet werden kann. Dieser Bereichswechsel findet bevorzugt beim Wechsel vom fünften Gang in den sechsten Gang statt, wobei zuerst das Schaltelement zur Koppelung der Abtriebskonstante und des Stegs der Bereichsgruppe gewechselt wird und danach das Schaltelement zur Verbindung einer Radebene des ersten Teilgetriebes mit der ersten Getriebeeingangswelle gewechselt wird. The fifth gear plane forms the output constant of the main transmission and can be coupled by means of the fourth switching element in one of its switching positions to the web of the range group. Through the countershaft, the electric machine can thus support the tensile force by the torque is transmitted directly from the countershaft via the output constant on the web of the range group and thus to the connected to the bridge of the range group output shaft, while the fifth switching element is load-free and switched can. This range change preferably takes place when changing from the fifth gear to the sixth gear, wherein first the switching element for coupling the output constant and the bridge of the range group is changed and then the switching element for connecting a gear plane of the first partial transmission with the first transmission input shaft is changed.
Das vierte Schaltelement verbindet in einer ersten Schaltstellung die fünfte Radebene des Hauptgetriebes, die Abtriebskonstante, mit der Hauptwelle. Damit ist die Vorgelegewelle über die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes mit der Hauptwelle und der Sonne des Planetengetriebes der Bereichsgruppe verbunden. The fourth switching element connects in a first switching position, the fifth gear plane of the main gear, the output constant, with the main shaft. Thus, the countershaft is connected via the output constant of the main transmission with the main shaft and the sun of the planetary gear of the range group.
Das Getriebe kann ein sechstes doppelwirkendes Schaltelement umfassen, welches in einer ersten Schaltposition die zweite Eingangswelle mit dem Hohlrad der Planetenstufe koppelt und in einer zweiten Schaltstellung das Hohlrad der Planetenstufe gehäusefest arretiert. Wenn das Hohlrad mit der Planetenstufe gekoppelt ist, kann die Planetenstufe als Überlagerungsgetriebe wirken. Ein Antrieb der zweiten Eingangswelle ist am Hohlrad der Planetenstufe angebunden, die elektrische Maschine an der Sonne der Planetenradstufe und der Steg der Planetenradstufe an der ersten Eingangswelle des Hauptgetriebes. In der zweiten Schaltstellung des sechsten Schaltelements wirkt die Planetenstufe als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine. Dadurch kann die elektrische Maschine kostengünstig mit weniger Drehmoment, dafür aber höherer Drehzahl ausgelegt werden. The transmission may include a sixth double-acting switching element, which couples the second input shaft with the ring gear of the planetary stage in a first shift position and locks the ring gear of the planetary stage fixed to the housing in a second switching position. When the ring gear is coupled to the planetary stage, the planetary stage can act as a superposition gear. A drive of the second input shaft is connected to the ring gear of the planetary stage, the electric machine in the sun of the planetary gear and the bridge of the planetary gear on the first input shaft of the main transmission. In the second switching position of the sixth switching element, the planetary stage acts as a fixed Vorübersetzung for the electric machine. As a result, the electric machine can be cost-effectively designed with less torque, but higher speed.
Das Hohlrad der Planetenstufe kann aber auch direkt mit dem Getriebegehäuse, bzw. einem Teil des Gehäuses, verbunden sein. Dadurch entsteht ebenfalls eine feste Vorübersetzung der elektrischen Maschine mit den oben genannten Vorteilen. The ring gear of the planetary stage can also be connected directly to the transmission housing, or a part of the housing. This also creates a fixed pretranslation of the electrical machine with the advantages mentioned above.
Außerdem ist eine Anordnung möglich, in der die Planetenstufe des Getriebes so angebunden ist, dass das Hohlrad der Planetenstufe mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, der Steg der Planetenstufe gehäusefest arretiert ist und das Sonnenrad der Planetenstufe mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Das Getriebe umfasst dabei ein sechstes einfachwirkendes Schaltelement, welches bei Betätigung die zweite Getriebeeingangswelle mit der elektrischen Maschine und dem Sonnenrad der Planetenstufe verbindet. Damit dreht der elektrische Antrieb in den Vorwärtsgängen rückwärts und über die Planetenstufe werden mit Hilfe des sechsten Schaltelements mechanische Rückwärtsgänge für den Antrieb der zweiten Getriebeeingangswelle bereitgestellt. Diejenigen Gänge, die dem ersten Teilgetriebe bzw. der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet sind, werden dann als Rückwärtsgänge mit zusätzlicher Untersetzung durch die Planetenstufe genutzt. In addition, an arrangement is possible in which the planetary gear of the transmission is connected so that the ring gear of the planetary gear is connected to the first transmission input shaft, the web of the planetary gear is fixed to the housing and the sun gear of the planetary gear is connected to the electric machine. The transmission in this case comprises a sixth single-acting switching element which, when actuated, connects the second transmission input shaft to the electric machine and the sun gear of the planetary stage. Thus, the electric drive in the forward gears turns backwards and via the planetary stage mechanical reverse gears for driving the second transmission input shaft are provided by means of the sixth switching element. Those gears, which are assigned to the first partial transmission or the first transmission input shaft, are then used as reverse gears with additional reduction by the planetary stage.
Das Hauptgetriebe umfasst mindestens eine Vorgelegewelle. Es kann aber auch als leistungsgeteiltes Zweivorgelegewellengetriebe ausgeführt werden. Alle Zahnräder auf der Vorgelegewelle sind als Festräder ausgeführt. Bei der Ausführungsvariante mit zwei Vorgelegewellen, werden beide Vorgelegewellen mit jeweils einem Festrad pro Radebene des Hauptgetriebes ausgeführt. The main gearbox includes at least one countershaft. However, it can also be designed as a power split two-countershaft transmission. All gears on the countershaft are designed as fixed wheels. In the embodiment with two countershafts, both countershafts are each carried out with a fixed wheel per wheel plane of the main transmission.
Das Hauptgetriebe ist als 5-Gang-Radsatz, mit fünf Radebenen, mit zwei Teilgetrieben und einer Teilgetriebekopplung ausgeführt. Die fünfte Radebene bildet dabei die Abtriebskonstante. Alle Radebenen sind als Vorwärtsgangradebenen ausgebildet und ein Rückwärtsgang wird über eine Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine erzeugt. The main gearbox is a 5-speed gear set, with five wheel planes, with two partial gears and a partial transmission coupling executed. The fifth wheel plane forms the output constant. All wheel planes are designed as forward gear levels and a reverse gear is generated by reversing the direction of rotation of the electric machine.
Das erste Teilgetriebe ist der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet, welche als Hohlwelle ausgeführt ist. Das zweite Teilgetriebe ist der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet, welche als Vollwelle ausgeführt ist. Dem zweiten Teilgetriebe ist auch ein Direktgang zugeordnet, bei dem der Kraftfluss nicht über die Vorgelegewelle bzw. Vorgelegewellen geführt wird. Die beiden Teilgetriebe können durch eines der Schaltelemente gekoppelt werden, so dass teilweise die Gänge der Teilgetriebe vom jeweils anderen Teilgetriebe genutzt werden können. Dadurch ist auch eine Koppelung der zwei Antriebe möglich, ohne dass dabei ein Drehmoment zur Ausgangswelle geführt wird. Außerdem können bedingt durch die zwei Teilgetriebe, die beiden Antriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Damit können für beide Antriebe jeweils fahrsituationsabhängig geeignete Betriebspunkte gewählt werden. Die elektrische Maschine kann aber auch teilweise oder ganz still stehen, um Nulllastverluste zu vermeiden. The first partial transmission is associated with the first transmission input shaft, which is designed as a hollow shaft. The second partial transmission is associated with the second transmission input shaft, which is designed as a solid shaft. The second part transmission is also assigned a direct gear, in which the power flow is not performed on the countershaft or countershafts. The two partial transmissions can be coupled by one of the switching elements, so that in part the gears of the partial transmissions can be used by the respective other partial transmission. As a result, a coupling of the two drives is possible without causing a torque is passed to the output shaft. In addition, due to the two partial transmissions, the two drives can be operated with different ratios. Thus, suitable operating points can be selected for both drives depending on the driving situation. The electric machine can also be partially or completely stand still to avoid zero load losses.
Alle Schaltelemente im Hauptgetriebe sind als unsynchronisierte Klauenschaltelement ausgeführt. All switching elements in the main gearbox are designed as unsynchronized claw switching element.
Alle Schaltelemente des Hauptgetriebes und des ersten Planetengetriebes, der Bereichsgruppe, sind als doppeltwirkende Schaltelemente ausgeführt, was bedeutet, dass sie zwei Betätigungsrichtungen in eine erste und in eine zweite Schaltstellung aufweisen. Sie könne aber auch in eine dritte geöffnete Schaltstellung gebracht werden, eine Neutralstellung, in der weder die erste noch die zweite Schaltstellung betätigt wird und durch das Schaltelement keine Bauteile verbunden werden. All switching elements of the main gear and the first planetary gear, the range group, are designed as double-acting switching elements, which means that they have two actuating directions in a first and in a second switching position. But they could also be brought into a third open switching position, a neutral position in which neither the first nor the second switching position is actuated and no components are connected by the switching element.
Die Koppelung von Bauteilen des Getriebes mit dem Gehäuse kann auch durch die Koppelung mit einem gehäusefesten Bauteil bzw. einem Gehäuseteil oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes umgesetzt werden. The coupling of components of the transmission with the housing can also be implemented by the coupling with a housing-fixed component or a housing part or with another rotationally fixed component of the transmission.
Um nun einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen, soll beim Fahren im Direktgang die Drehzahl der Vorgelegewelle abgesenkt werden, um dadurch Schleppverluste zum Beispiel an den Lagern und den Dichtungen zu reduzieren. Die Absenkung der Vorgelegewellendrehzahl im Direktgang ermöglicht einen besseren Gesamtwirkungsgrad des Getriebes im Direktgang. Weniger Drehzahl bedeutet weniger Schleppleistung (Verlustleistung) an Lagern und Dichtungen. Die Vorgelegewellendrehzahl kann auch auf null abgesenkt werden. Dadurch entstehen keine Schleppverluste an den Lagern und Dichtungen der Vorgelegewelle. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Synchronisation der Vorgelegewelle über eine Drehzahlregelung an der elektrischen Maschine auf die Zieldrehzahl. Hierzu wird vorteilhafterweise zuvor das Schaltelement des höchsten Ganges des ersten Teilgetriebes geschlossen, sofern es nicht von der Vorgeschichte her geschlossen war. Damit erreicht die elektrische Maschine selbst ebenfalls kein hohes Drehzahlniveau und kann daher schnell synchronisieren. Zur Absenkung der Vorgelegewellendrehzahl können verschiedene Schaltelemente aus der Vorschaltgruppe oder einem Teilgetriebe geschlossen werden. Dabei werden keine konventionellen Synchronisierungen belastet. In order to achieve better efficiency, when driving in a direct gear, the speed of the countershaft should be lowered, thereby reducing drag losses, for example, on the bearings and the seals. The reduction of the countershaft speed in the direct gear allows a better overall efficiency of the transmission in direct gear. Less speed means less drag performance (power dissipation) on bearings and seals. The countershaft speed can also be lowered to zero. This results in no drag losses on the bearings and seals of the countershaft. This is done according to the invention by the synchronization of the countershaft via a speed control on the electric machine to the target speed. For this purpose, the switching element of the highest gear of the first partial transmission is advantageously closed before, if it was not closed from the previous history. Thus, the electric machine itself also does not reach a high speed level and therefore can synchronize quickly. To lower the countershaft speed different switching elements from the ballast or a partial transmission can be closed. This does not burden conventional synchronizers.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe einen Verbrennungsmotor als zweiten Antrieb, sowie ein mit Rädern des Hybridfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe auf, wobei die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes ständig mit dem Verbrennungsmotor verbunden oder verbindbar ist und die Ausgangswelle des Getriebes mit dem Achsgetriebe antriebswirksam verbunden ist. Eine Trennkupplung für den Verbrennungsmotor kann verwendet werden, ist aber zum rein elektrischen Fahren nicht notwendig, da die zweite Getriebeeingangswelle durch Öffnen von Schaltelementen abgekoppelt werden kann. The transmission may be part of a drive train of a hybrid vehicle. The drive train has, in addition to the transmission, an internal combustion engine as a second drive, as well as an axle transmission connected to wheels of the hybrid vehicle, wherein the second transmission input shaft of the main transmission is constantly connected or connectable to the internal combustion engine and the output shaft of the transmission is drivingly connected to the axle transmission. A separating clutch for the internal combustion engine can be used, but is not necessary for purely electric driving, since the second transmission input shaft can be decoupled by opening switching elements.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert: Hereinafter, the present invention will be further explained by means of exemplary embodiments:
Das Getriebe
Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen einer elektrischen Maschine
Durch die Anordnung der elektrischen Maschine
Durch die zwei Teilgetriebe können Verbrennungsmotor
Durch die Teilgetriebekoppelung über das zweite Schaltelement S2 in der Schaltstellung C kann der Verbrennungsmotor
Die
Mit der Ausführungsform der
Wird das Getriebe
Mit der Ausführungsform der
In
Erste, zweite, dritte und vierte Radebene R1, R2, R3, R4: von den beiden Getriebeeingangswelle
Fünfte Radebene R5: von der Vorgelegewelle VW zur Hauptwelle
First, second, third and fourth wheel plane R1, R2, R3, R4: of the two
Fifth wheel plane R5: from the countershaft VW to the
Die
Der Leistungsfluss im ersten Gang G1 wird, wie in
Der Leistungsfluss im fünften Gang G5 wird über die zweite Getriebeeingangswelle
Der Leistungsfluss im siebten Gang G7 wird über die zweite Getriebeeingangswelle
Im sechsten, siebten, achten und neunten Gang G6–G9 könnte das fünfte Schaltelement S5 auch in der ersten Schaltstellung L anstatt in der zweiten Schaltstellung S geschlossen bleiben, da das fünfte Schaltelement S5 in beiden Schaltstellungen L und S lastfrei ist, wenn der Kraftfluss über das vierte Schaltelement S4 in der zweiten Schaltstellung H direkt auf den Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1 geleitet wird. Aufgrund der Drehzahlverhältnisse an der Bereichsgruppe PG1 ist es jedoch vorteilhaft, den Wechsel von der ersten Schaltstellung L des fünften Schaltelements S5 in die zweite Schaltstellung S möglichst früh zu vollziehen. In the sixth, seventh, eighth and ninth gear G6-G9, the fifth shift element S5 could remain closed even in the first shift position L instead of in the second shift position S, since the fifth shift element S5 in both shift positions L and S is free of load when the power flow over the fourth switching element S4 in the second switching position H is passed directly to the web ST1 of the first planetary gear PG1. Due to the speed ratios at the range group PG1, however, it is advantageous to carry out the change from the first shift position L of the fifth shift element S5 to the second shift position S as early as possible.
Das zugkraftunterbrechungsfreie Umschalten der Bereichsgruppe PG1 findet in der Regel beim Wechsel vom fünften Gang G5 in den sechsten Gang G6 statt. Im fünften Gang G5 bei verbrennungsmotorischem bzw. hybridischem Fahren im ISG-Modus, wird dieser über einen Direktgang in der Langsamen Bereichsgruppe PG1 geschaltet. Das dritte Schaltelement S3 befindet sich in seiner zweiten Schaltstellung F und das fünfte Schaltelement befindet sich in seiner ersten Schaltstellung L. Dies ist ebenfalls in
Wenn Last an der elektrischen Maschine
When load on the
Anschließend kann das vierte Schaltelement S4 aus der Schaltstellung G geöffnet werden. Subsequently, the fourth switching element S4 can be opened from the switching position G.
Die zweite Schaltstellung H des vierten Schaltelements S4 wird aktiv über die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Anschließend kann das vierte Schaltelement S4 lastfrei in die zweite Schaltstellung H geschaltet werden. Dies entspricht der Zeile des Gangs 5(9) in der Schaltmatrix
Damit kann das erste Schaltelement S1 lastfrei in die Schaltstellung A gebracht werden, wobei gleichzeitig der Anschlussgang, der sechste Gang G6, vorgewählt ist. Thus, the first switching element S1 can be brought without load in the switching position A, wherein at the same time the connection, the sixth gear G6, is preselected.
Anschließend findet ein Lastübergang vom Verbrennungsmotor
Nachdem der Verbrennungsmotor
Optional kann nun ein Wechseln des fünften Schaltelements S5 von der ersten Schaltstellung L in dessen zweite Schaltstellung S stattfinden während die Schaltstellung F des dritten Schaltelements S3 geöffnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass nur die Hauptwelle 10 und damit eine geringe Trägheitsmasse am Sonnenrad SR1 des ersten Planetengetriebes PG1 wirkt. Die Synchronisation findet dabei über das Schaltelement S5 selbst statt, das synchronisiert ausgeführt ist. Die zweite Schaltstellung S des fünften Schaltelements S5 kann anschließend geschlossen werden. Die zweite Schaltstellung S kann nicht aktiv mit dem Verbrennungsmotor
Unmittelbar nachdem die Schaltstellung F des dritten Schaltelements S3 geöffnet wurde, das bedeutet ggf. gleichzeitig mit dem eben genannten Schritt, synchronisiert der Verbrennungsmotor
Zusammenfassend muss, um vom fünften Gang G5 in den sechsten Gang G6 zu gelangen, sowohl das vierte Schaltelement S4 als auch das erste Schaltelement S1 umgeschaltet werden. Dabei wird zuerst das vierte Schaltelement S4 gewechselt und danach erst das erste Schaltelement S1. Dadurch wird die elektrische Maschine
Das Verfahren ist unabhängig von der Vorübersetzung der Planetenstufe PG2 für die elektrische Maschine
Wie bereits beschrieben, kann im Direktgang, im zehnten Gang G10 (siehe
Die
Das zugkraftunterbrechungsfreie Umschalten der Bereichsgruppe PG1 beim Wechsel vom fünften Gang G5 in den sechsten Gang G6 kann auch im EDA-Modus durchgeführt werden. Dabei ist das sechste Schaltelement S6 stets in seiner ersten Schaltstellung I. Im fünften Gang G5 bei verbrennungsmotorischem bzw. hybridischem Fahren im EDA-Modus, wird dieser über einen Direktgang in der Langsamen Bereichsgruppe PG1 geschaltet. Das dritte Schaltelement S3 befindet sich in seiner zweiten Schaltstellung F und das fünfte Schaltelement befindet sich in seiner ersten Schaltstellung L. Dies ist ebenfalls in
Wenn Last an der elektrischen Maschine
When load on the
Die zweite Schaltstellung H des vierten Schaltelements S4 wird aktiv über die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Anschließend kann das vierte Schaltelement S4 lastfrei in die zweite Schaltstellung H geschaltet werden. Dies entspricht der Zeile des Gangs 5(9) in der Schaltmatrix
Damit kann das erste Schaltelement S1 lastfrei in die erste Schaltstellung A gebracht werden, wobei gleichzeitig der Anschlussgang, der sechste Gang G6, vorgewählt ist. Thus, the first switching element S1 can be placed without load in the first switching position A, wherein at the same time the connection gear, the sixth gear G6, is preselected.
Dann werden die Drehmomente des Verbrennungsmotors
Nachdem das dritte Schaltelement S3 lastfrei ist, wird die zweite Schaltstellung F des dritten Schaltelement S3 geöffnet. After the third switching element S3 is free of load, the second switching position F of the third switching element S3 is opened.
Optional kann nun ein Wechseln des fünften Schaltelements S5 von der ersten Schaltstellung L in dessen zweite Schaltstellung S stattfinden während die Schaltstellung F des dritten Schaltelements S3 geöffnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass nur die Hauptwelle
Unmittelbar nachdem die Schaltstellung F des dritten Schaltelements S3 geöffnet wurde, das bedeutet ggf. gleichzeitig mit dem eben genannten Schritt, werden die Drehmomente des Verbrennungsmotors
Zusammenfassend muss, um im EDA-Modus vom fünften Gang G5 in den sechsten Gang G6 zu gelangen, sowohl das vierte Schaltelement S4 als auch das erste Schaltelement S1 umgeschaltet werden. Dabei wird zuerst das vierte Schaltelement S4 gewechselt und danach erst das erste Schaltelement S1. Dadurch wird die elektrische Maschine
Für das erste und das vierte Schaltelement S1 und S4 erfolgt jeweils eine lastfreie Drehzahlsynchronisation mit Hilfe der elektrischen Maschine
Es sind im Hauptgetriebe HG auch andere Gangzuordnungen denkbar. Zum Beispiel kann die zweite Radebene R2 und die vierte Radebene R4 vertauscht werden. Damit wären die Radebenen für den dritten Gang G3 und den vierten Gang G4 vertauscht. There are other gear assignments conceivable in the main transmission HG. For example, the second wheel plane R2 and the fourth wheel plane R4 can be reversed. Thus, the wheel planes for the third gear G3 and the fourth gear G4 would be reversed.
Es kann zusätzlich eine Trennkupplung oder Anfahrkupplung für den Verbrennungsmotor
Außerdem können ein oder mehrere mechanische Rückwärtsgänge hinzugefügt werden. Dies kann entweder als zusätzliche Stirnradebene mit einem zusätzlichen Schaltelement oder als Planeten-Wendesatz mit zwei zusätzlichen Schaltelementen, eins für vorwärts und eins für rückwärts, umgesetzt werden. Außerdem kann eine sogenannte GPR-Bereichsgruppe eingesetzt werden, bei der der Rückwärtsgang in der Bereichsgruppe integriert ist. In addition, one or more mechanical reverse gears can be added. This can be implemented either as an additional Stirnradebene with an additional switching element or planetary reversible kit with two additional switching elements, one forwards and one for backwards. In addition, a so-called GPR range group can be used, in which the reverse gear is integrated in the range group.
Die
Die Vorübersetzung durch die Planetenstufe PG2 könnte auch komplett entfallen. Die elektrische Maschine
Es kann zusätzlich eine Trennkupplung oder Anfahrkupplung für den Verbrennungsmotor
Außerdem können auch hier ein oder mehrere mechanische Rückwärtsgänge hinzugefügt werden. Dies kann entweder als zusätzliche Stirnradebene mit einem zusätzlichen Schaltelement oder als Planeten-Wendesatz mit zwei zusätzlichen Schaltelementen, eins für vorwärts und eins für rückwärts, umgesetzt werden. Außerdem kann eine sogenannte GPR-Bereichsgruppe eingesetzt werden, bei der der Rückwärtsgang in der Bereichsgruppe integriert ist. In addition, here too one or more mechanical reverse gears can be added. This can be implemented either as an additional Stirnradebene with an additional switching element or planetary reversible kit with two additional switching elements, one forwards and one for backwards. In addition, a so-called GPR range group can be used, in which the reverse gear is integrated in the range group.
Die in
Die
Die
Die in
Die
Der Leistungsfluss im ersten Rückwärtsgang RG1 wird, wie in
Zur Absenkung der Drehzahl der elektrischen Maschine
Ausgegangen wird von einem Gang des zweiten Teilgetriebes, welcher der zweiten Getriebeeingangswelle
The starting point is a gear of the second partial transmission, which is the second
Das Getriebe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Getriebe transmission
- 2 2
- elektrische Maschine electric machine
- 3 3
- Ausgangswelle output shaft
- 4 4
- erste Getriebeeingangswelle first transmission input shaft
- 5 5
- zweite Getriebeeingangswelle second transmission input shaft
- 6 6
- erstes Losrad des Hauptgetriebes first idler gear of the main gearbox
- 7 7
- zweites Losrad des Hauptgetriebes second idler gear of the main gearbox
- 8 8th
- drittes Losrad des Hauptgetriebes third idler gear of the main gearbox
- 9 9
- viertes Losrad des Hauptgetriebes fourth idler gear of the main gearbox
- 10 10
- Hauptwelle main shaft
- 11 11
- fünftes Losrad des Hauptgetriebes fifth idler gear of the main gearbox
- 12 12
- erstes Festrad der Vorgelegewelle first fixed gear of the countershaft
- 13 13
- zweites Festrad der Vorgelegewelle second fixed gear of the countershaft
- 14 14
- drittes Festrad der Vorgelegewelle third fixed gear of the countershaft
- 15 15
- viertes Festrad der Vorgelegewelle fourth fixed gear of the countershaft
- 16 16
- fünftes Festrad der Vorgelegewelle fifth fixed gear of the countershaft
- 17 17
- gehäusefestes Bauteil housing-fixed component
- 18 18
- Stator der elektrischen Maschine Stator of the electric machine
- 19 19
- Rotor der elektrischen Maschine Rotor of the electric machine
- 20 20
- Antriebsstrang powertrain
- 21 21
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 22 22
- Räder bikes
- 23 23
- Achsgetriebe transaxles
- HG HG
- Hauptgetriebe main gearbox
- PG1PG1
- erstes Planetengetriebe, Bereichsgruppe first planetary gear, range group
- PG2PG2
- zweites Planetengetriebe, Planetenstufe second planetary gear, planetary stage
- EM EM
- elektrische Maschine electric machine
- HR1, HR2 HR1, HR2
- Holrad Holrad
- ST1, ST2 ST1, ST2
- Steg web
- SR1, SR2 SR1, SR2
- Sonnenrad sun
- PR1, PR2 PR1, PR2
- Planetenrad planet
- S1 S1
- erstes Schaltelement first switching element
- S2 S2
- zweites Schaltelement second switching element
- S3 S3
- drittes Schaltelement third switching element
- S4 S4
- viertes Schaltelement fourth switching element
- S5 S5
- fünftes Schaltelement fifth switching element
- S6 S6
- sechstes Schaltelement sixth switching element
- S7 S7
- siebtes Schaltelement seventh switching element
- A A
- erste Schaltstellung des ersten Schaltelements S1 first switching position of the first switching element S1
- B B
- zweite Schaltstellung des ersten Schaltelements S1 second switching position of the first switching element S1
- C C
- erste Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2, Teilgetriebekopplung first switching position of the second switching element S2, partial transmission coupling
- D D
- zweite Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2 second switching position of the second switching element S2
- E e
- erste Schaltstellung des dritten Schaltelements S3 first switching position of the third switching element S3
- F F
- zweite Schaltstellung des dritten Schaltelements S3, Direktgang second switching position of the third switching element S3, direct gear
- G G
- erste Schaltstellung des vierten Schaltelements S4 first switching position of the fourth switching element S4
- H H
- zweite Schaltstellung des vierten Schaltelements S4, Zugkraftunterstützung der Bereichsgruppesecond shift position of the fourth shift element S4, traction support of the range group
- I I
- erste Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, EDA-Modus first switching position of the fifth switching element S5, EDA mode
- J J
- zweite Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, ISG-Modus second switching position of the fifth switching element S5, ISG mode
- L L
- erste Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, langsamer Bereich first switching position of the sixth switching element S6, slow range
- S S
- zweite Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, schneller Bereich second switching position of the sixth switching element S6, fast range
- R1 R1
- erste Radebene first wheel plane
- R2 R2
- zweite Radebene second wheel plane
- R3 R3
- dritte Radebene third wheel plane
- R4 R4
- vierte Radebene fourth wheel plane
- R5 R5
- fünfte Radebene, Abtriebskonstante fifth wheel plane, output constant
- G1G1
- erster Gang first course
- G2 G2
- zweiter Gang second gear
- G3 G3
- dritter Gang third gear
- G4 G4
- vierter Gang fourth gear
- G5 G5
- fünfter Gang fifth gear
- G6 G6
- sechster Gang sixth gear
- G7 G7
- siebter Gang seventh gear
- G8 G8
- achter Gang eighth gear
- G9 G9
- neunter Gang Ninth gear
- G10 G10
- zehnter Gang tenth gear
- GR1GR1
- erster Rückwärtsgang first reverse
- GR2GR2
- zweiter Rückwärtsgang second reverse
- GR3GR3
- dritter Rückwärtsgang third reverse
- GR4GR4
- vierter Rückwärtsgang fourth reverse
- i i
- Übersetzung translation
- phi phi
- Gangsprung gear step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102014202381 A1 [0005] DE 102014202381 A1 [0005]
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