DE102015221554A1 - Transmission and method for operating such - Google Patents
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Abstract
Getriebe (A) mit mindestens einem Getriebegehäuse (B), mindestens einem ersten und zweiten Teilgetriebe (4, 5), mindestens einer ersten und zweiten Hauptkupplung (2, 3), mindestens einem Summierplanetengetriebe (6), mindestens einer Getriebeausgangswelle (8) und einer Getriebeeingangswelle (1), wobei die Getriebeeingangswelle (1) zumindest mittels der ersten Hauptkupplung (2) mit dem ersten Teilgetriebe (4) und mittels der zweiten Hauptkupplung (3) mit dem zweiten Teilgetriebe (5) kuppelbar ist, wobei jedes der Teilgetriebe (4, 5) eine Eingangswelle (VW1, HW1) und eine parallele oder koaxiale Ausgangswelle (VW2, HW2, 14) aufweist, die mittels mindestens zwei wellenfesten Zahnrädern (Z1 bis Z6) die mit Losrädern (L1 bis L6) kämmen antriebsverbindbar sind, wobei die Losräder (L1 bis L6) mittels mindestens einer Kupplung (G1 bis G4) kuppelbar sind, wobei die Ausgangswellen (VW2, HW2, 14) der mindestens zwei Teilgetriebe (4, 5) mit unterschiedlichen Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes (6) antriebsverbunden sind, sodass zumindest Ausgangsdrehbewegungen des ersten und zweiten Teilgetriebes (19, 20) zu einer Getriebeausgansdrehbewegung (16) übersetz werden, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.Transmission (A) having at least one transmission housing (B), at least one first and second partial transmission (4, 5), at least one first and second main clutch (2, 3), at least one Summierplanetengetriebe (6), at least one transmission output shaft (8) and a transmission input shaft (1), wherein the transmission input shaft (1) at least by means of the first main clutch (2) with the first partial transmission (4) and by means of the second main clutch (3) with the second partial transmission (5) can be coupled, each of the partial transmission ( 4, 5) has an input shaft (VW1, HW1) and a parallel or coaxial output shaft (VW2, HW2, 14), which by means of at least two shaft-fixed gears (Z1 to Z6) combing with loose wheels (L1 to L6) are drive-connected, wherein the loose wheels (L1 to L6) can be coupled by means of at least one clutch (G1 to G4), the output shafts (VW2, HW2, 14) of the at least two partial transmissions (4, 5) having different input modules of the summing plane are geared so that at least output rotational movements of the first and second partial transmission (19, 20) are translated to a Getriebeausgansdrehbewegung (16), and a method for operating a transmission.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. The present invention relates to a transmission according to the preamble of
Derartige Getriebe und Verfahren zum Betreiben eines solchen können in Land- und Straßenfahrzeugen eingesetzt werden. In der Regel wird ein Drehmoment und eine Drehzahl von mindestens einem Antriebsaggregat, insbesondere einem Verbrennungsmotor, bereitgestellt. Prinzipiell ist es möglich einen oder mehrere Elektromotoren in einem Antriebsstrang vorzusehen, sodass ein Plug-in-Hybrid, Mikro-, Mild-, Voll oder Mischhybrid vorliegt. Das Drehmoment und die Drehzahl werden mittels einem Getriebe gewandelt. Durch den Einsatz mehrerer Teilgetriebe und Kupplungen kann zugkraftunterbrechungsfrei und schnell geschalten werden. Zu den lastschaltbaren Getrieben zählen beispielsweise Doppelkupplungsgetriebe oder Mehrstegplanetengetriebe. Es wird oftmals bestrebt, eine große Anzahl an Gängen zu realisieren, die es ermöglichen, die größtmögliche Leistung auf die Antriebsräder zu leiten und ein Antriebsaggregat effizient zu betreiben. Es ist wichtig ein Getriebe so zu konstruieren, dass es steuerungstechnisch gut beherrschbar ist. In der Regel kann eine Übersetzungsstufe mittels zweier Zahnräder, die miteinander kämmen und jeweils fest mit einer Welle verbindbar sind, realisiert werden. Analog können mittels zweier paralleler Wellen mehrerer Übersetzungsstufen mittels mehrerer Zahnradpaare umgesetzt werden, wobei Losräder abwechselnd mit der entsprechenden Welle gekuppelt werden. Ein Planetengetriebe umfasst in der Regel mindestens ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger, wobei auf dem Planetenradträger gelagerte Planetenräder angeordnet sind. Abhängig von der Anordnung dieser Baugruppen kann mit einem Planetengetriebe eine Übersetzungsstufe, ein Direktgang durch Verblocken zweier Baugruppen oder ein Rückwärtsgang durch Arretieren des Stegs realisiert werden. Ein Summierplanetengetriebe ist in der Lage zwei unterschiedliche Drehbewegungen aufzunehmen und eine Drehbewegung auszugeben, sodass zwei Eingangsdrehbewegungen zu einer gewandelt werden. Hierfür ist eine besondere Anordnung der Baugruppen eines Planetengetriebes erforderlich. Dabei müssen die Baugruppen des Planetengetriebes so angeordnet sein, dass die Eingangsdrehbewegungen, die zu summieren sind, mittels unterschiedlicher Eingangsbaugruppen eingeleitet werden und die summierte bzw. resultierende Drehbewegung auf eine Ausgangsbaugruppe übertragen wird. So können beispielsweise das Sonnen- und Hohlrad als Eingangsbaugruben und der Planetenradträger als Ausgangsbaugruppe ausgeführt sein. Für den Betriebsmodus einer Summierung, bzw. Überlagerung von Eingangsdrehbewegungen mit unterschiedlichen Drehzahlen dürfen die Eingangs- und Ausgangsbaugruppen nicht drehstarr miteinander gekoppelt sein. Such transmissions and methods of operating such may be used in land and road vehicles. As a rule, a torque and a rotational speed of at least one drive unit, in particular an internal combustion engine, are provided. In principle, it is possible to provide one or more electric motors in a drive train, so that there is a plug-in hybrid, micro, mild, full or mixed hybrid. The torque and the speed are converted by means of a gearbox. Through the use of multiple partial transmissions and clutches traction interruption-free and can be switched quickly. The powershift transmissions include, for example, dual-clutch transmissions or multi-web planetary transmissions. It is often endeavored to realize a large number of gears, which make it possible to direct the maximum power to the drive wheels and operate a drive unit efficiently. It is important to design a gearbox so that it is easy to control in terms of control technology. In general, a translation stage by means of two gears, which mesh with each other and are each firmly connected to a shaft, can be realized. Analog can be implemented by means of two parallel waves of several gear ratios by means of several pairs of gears, with idler gears are alternately coupled to the corresponding shaft. A planetary gear usually comprises at least one sun gear, a ring gear and a planet carrier, wherein mounted on the planet carrier planet gears are arranged. Depending on the arrangement of these modules can be realized with a planetary gear a gear ratio, a direct gear by blocking two modules or a reverse gear by locking the web. A summation planetary gear is able to take two different rotational movements and output a rotational movement, so that two input rotational movements are converted to one. For this purpose, a special arrangement of the components of a planetary gear is required. In this case, the assemblies of the planetary gear must be arranged so that the input rotational movements to be summed, are introduced by means of different input modules and the summed or resulting rotational movement is transmitted to an output module. For example, the sun gear and ring gear can be designed as input intake hubs and the planet carrier as the output assembly. For the operating mode of a summation or superimposition of input rotary motions with different speeds, the input and output modules must not be coupled in a torsionally rigid manner.
Die Offenlegungsschrift
In der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe und Verfahren zum Betreiben eines solchen bereitzustellen, die es ermöglichen trotz einer baulich kompakten Getriebeausführung und wenigen Schaltelementen eine große Getriebespreizung und eine erhöhte Anzahl an Gängen zu ermöglichen. Object of the present invention is to provide a transmission and method for operating such, which make it possible despite a structurally compact gear design and a few switching elements to allow a large gear spread and an increased number of gears.
Diese Aufgabe wird für ein Getriebe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für ein Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst. This object is achieved for a transmission by the features of
Ein Getriebe mit mindestens einem Getriebegehäuse, mindestens einem ersten und zweiten Teilgetriebe, mindestens einer ersten und zweiten Hauptkupplung, mindestens einem Summierplanetengetriebe, mindestens einer Getriebeausgangswelle und einer Getriebeeingangswelle, wobei die Getriebeeingangswelle zumindest mittels der ersten Hauptkupplung mit dem ersten Teilgetriebe und mittels der zweiten Hauptkupplung mit dem zweiten Teilgetriebe kuppelbar ist, wobei jedes der Teilgetriebe eine Eingangswelle und eine parallele oder koaxiale Ausgangswelle aufweist, die mittels mindestens zwei wellenfesten Zahnrädern die mit Losrädern kämmen antriebsverbindbar sind, wobei die Losräder mittels mindestens einer Kupplung kuppelbar sind, wobei die Ausgangswellen der mindestens zwei Teilgetriebe mit unterschiedlichen Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes antriebsverbunden sind, sodass zumindest Ausgangsdrehbewegungen des ersten und zweiten Teilgetriebes zu einer Getriebeausgansdrehbewegung übersetz werden. Die Hauptkupplungen könne beispielsweise als Anfahrelemente zur Überbrückung einer Drehzahldifferenz, zwischen dem Antriebsaggregat und dem Getriebe, genutzt werden. Dies kann z.B. beim Betreiben des Getriebes mit einem Verbrennungsmotor der Fall sein. Eine Hauptkupplung muss jedoch nicht zwangsweise als Anfahrelement vorgesehen sein. A transmission having at least one transmission housing, at least one first and second partial transmission, at least one first and second master clutch, at least one summation, at least one transmission output shaft and a transmission input shaft, wherein the transmission input shaft at least by means of the first main clutch with the first partial transmission and by means of the second main clutch the second partial transmission can be coupled, wherein each of the partial transmission has an input shaft and a parallel or coaxial output shaft which are driveably connected by means of at least two shaft-fixed gears which mesh with idler gears, wherein the idler gears are coupled by means of at least one clutch, wherein the output shafts of the at least two partial transmissions are drive-connected with different input modules of the Summierplanetengetriebes, so that at least output rotational movements of the first and second partial transmission to a Getriebeausgansdrehbewegung ü be translated. The main clutches can be used for example as starting elements for bridging a speed difference between the drive unit and the transmission. This can e.g. when operating the transmission with an internal combustion engine to be the case. However, a main clutch does not necessarily have to be provided as a starting element.
Indem das Summierplanetengetriebe die Drehmomente aus den Teilgetrieben optional summieren kann, ergibt sich für den Fall eines Getriebes mit mindestens zwei Teilgetrieben eine deutliche Erhöhung der möglichen Gesamtübersetzungen. Dabei kann tatsächlich in einem Betriebsmodus nur ein Eingangsdrehmoment vorliegen, wobei die Möglichkeit der Summation zweier Drehmomente gegeben sein muss. Dies ist nur bei speziellen Anordnungen der Baugruppen eines Planetengetriebes der Fall. So ist es einerseits möglich, die Gänge aus dem ersten und zweiten Teilgetriebe mit der jeweiligen Übersetzung des Planetengetriebes separat zu nutzen, anderseits können alle Gangkombinationen aus den beiden Teilgetrieben summiert werden. Im Summationsfall werden Ausgangsdrehmomente aus den mindestens zwei Teilgetrieben auf die unterschiedlichen Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes übertragen, sodass die Ausgangsdrehmomente aus den mindestens zwei Teilgetrieben zu einem Getriebeausgangsdrehmoment übersetzt werden. Jedes der Teilgetriebe sollte mindestens eine schaltbare Übersetzungsstufe aufweisen, die sinnvolle Gangkombinationen mit dem anderen Teilgetriebe ermöglicht. Eine deutliche Erhöhung der kombinierbaren Gesamtübersetzungen wird jedoch erst realisiert, wenn man mindestens zwei schaltbare Übersetzungsstufen pro Teilgetriebe vorsieht. Bei der separaten Nutzung wird entsprechend eines der Teilgetriebe vom Antrieb entkoppelt, sodass ein Eingangsdrehmoment des Summierplanetengetriebes null ist. Für den Fall, dass n Zahnradpaare im ersten Teilgetriebe und m Zahnradpaare im zweiten Teilgetriebe vorhanden sind, ergibt sich die Mindestanzahl der Gänge VG nach folgender Formel: (
In einer bevorzugten Ausführung werden die Ausgangsdrehbewegungen des ersten und zweiten Teilgetriebes, mittels Schließen der ersten und zweiten Hauptkupplung, zu einer Getriebeausgansdrehbewegung übersetz. Dies ist für den Fall erforderlich, dass zwei Eingangsdrehmomente, deren Betrag größer Null ist, am Summierplanetengetriebe anliegen und entsprechend anschließend summiert werden. Somit wird das Drehmoment in beide Teilgetriebe eingeleitet. Wird zusätzlich jeweils eine Kupplung in beiden Teilgetrieben geschlossen, dann erhält man entsprechend zwei Eingangsdrehbewegungen an den Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes. In a preferred embodiment, the output rotational movements of the first and second partial transmissions are translated by closing the first and second master clutches to a transmission output rotary motion. This is necessary in the event that two input torques, the amount of which is greater than zero, are applied to the totalizer gearbox and then summed accordingly become. Thus, the torque is introduced into both partial transmissions. If, in addition, a respective clutch is closed in both partial transmissions, then correspondingly two input rotary movements are obtained at the input modules of the summing-type planetary gearbox.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Summierplanetengetriebe eine Verblockvorrichtung auf. Indem das Summierplanetengetriebe verblockt wird, wirkt es wie ein Direktgang mit der Übersetzung 1 für das eingehende Drehmoment. Folglich entstehen neue Gesamtübersetzungen für das Getriebe. Für den Fall, dass n Zahnradpaare im ersten Teilgetriebe und m Zahnradpaare im zweiten Teilgetriebe vorhanden sind, ergibt sich insgesamt die Mindestanzahl der Gänge VG nach folgender Formel:
In einer bevorzugten Ausführung sind ein Sonnenrad und ein Hohlrad als Eingangsbaugruppen und ein Planetenradträger als Ausgangsbaugruppe des Summierplanetengetriebes ausgebildet. In dieser Anordnung ist beim Einlegen von Vorwärtsgängen in den Teilgetrieben immer ein positives Gesamtübersetzungsverhältnis gewährleistet. Das Hohlrad kann modifiziert konstruiert werden, indem mehrere Zahnräder auf der Außenseite des Hohlrads bzw. einer Hohlwelle vorgesehen sind. Dies ist eine besonders platzsparende Anordnung. In a preferred embodiment, a sun gear and a ring gear are formed as input modules and a planet carrier as the output module of the Summierplanetengetriebes. In this arrangement, a positive total gear ratio is always guaranteed when inserting forward gears in the partial transmissions. The ring gear may be modified by providing a plurality of gears on the outside of the ring gear and a hollow shaft, respectively. This is a particularly space-saving arrangement.
In einer bevorzugten Ausführung sind das Sonnenrad und der Planetenradträger als Eingangsbaugruppen und das Hohlrad als Ausgangsbaugruppe des Summierplanetengetriebes ausgebildet. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass mittels des Summierplanetengetriebes auch ohne das Vorsehen eines Rückwärtsgangs in einem der Teilgetriebe negative Gesamtübersetzungsverhältnisse möglich sind. In a preferred embodiment, the sun gear and the planet carrier are designed as input modules and the ring gear as the output module of the Summierplanetengetriebes. Such an arrangement has the advantage that negative Gesamtübersetzungsverhältnisse are possible by means of the Summierplaninetgetriebes without the provision of a reverse gear in one of the partial transmissions.
In einer bevorzugten Ausführung sind das Hohlrad und der Planetenradträger als Eingangsbaugruppen und das Sonnenrad als Ausgangsbaugruppe des Summierplanetengetriebes ausgebildet. Auch diese Anordnung hat den Vorteil, dass mittels des Summierplanetengetriebes auch ohne das Vorsehen eines Rückwärtsgangs in einem der Teilgetriebe negative Gesamtübersetzungsverhältnisse möglich sind. In a preferred embodiment, the ring gear and the planet carrier are designed as input modules and the sun gear as the output module of the Summierplanetengetriebes. This arrangement also has the advantage that negative total gear ratios are possible by means of the summation planetary gear without the provision of a reverse gear in one of the partial transmissions.
In einer bevorzugten Ausführung kehrt das Summierplanetengetriebe die Drehrichtung, mittels Festsetzen des Planetenradträgers, um. Somit ergibt sich mindestens ein Rückwärtsgang auf eine besonders vorteilhafte Weise, sodass das Vorsehen eines Rückwärtsgangs innerhalb eines der Teilgetriebe nicht notwendig ist. In a preferred embodiment, the summation planetary gear reverses the direction of rotation by means of setting the planet carrier. Thus, at least one reverse gear results in a particularly advantageous manner, so that the provision of a reverse gear within one of the partial transmission is not necessary.
In einer bevorzugten Ausführung wird durch Schließen der mindestens zwei Kupplungen innerhalb eines der mindestens zwei Teilgetriebe mindestens eine der Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes blockiert. Indem zwei Übersetzungsstufen innerhalb eines der Teilgetriebe eingelegt werden, entsteht eine Blockade innerhalb des Teilgetriebes, sodass zwischen der Eingangs und Ausgangswelle des Teilgetriebes keine Relativbewegung, ohne Schädigung des Teilgetriebes, möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass die Bremsen der Eingangsbaugruppen des Summierplanetengetriebes entfallen können. In a preferred embodiment, at least one of the input modules of the summation planetary gear is blocked by closing the at least two clutches within one of the at least two partial transmissions. By inserting two gear ratios within one of the sub-transmissions, a blockage arises within the sub-transmission, so that between the input and output shaft of the sub-transmission no relative movement, without damaging the sub-transmission, is possible. This has the advantage that the brakes of the input modules of the Summierplanetengetriebes can be omitted.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Sonnenrad und/oder der Planetenradträger und/oder das Hohlrad eine Bremse. Bei geschlossener Bremse ist keine Relativbewegung der jeweiligen Baugruppe des Summierplanetengetriebes zum Gehäuse möglich. Indem Baugruppen des Summierplanetengetriebes gebremst werden, können die Drehmomentflüsse zielgerichtet und ohne größere Verluste durch das Planetengetriebe übertragen werden. Das Bremsen muss entsprechend mit den Hauptkupplungen und Kupplungen abgestimmt werden, sodass keine Schäden im Getriebe entstehen. In a preferred embodiment, the sun gear and / or the planet carrier and / or the ring gear comprises a brake. When the brake is closed, no relative movement of the respective assembly of the summation planetary gear to the housing is possible. By braking assemblies of the summation planetary gear, the torque flows can be targeted and transmitted without major losses by the planetary gear. The brakes must be adjusted accordingly with the main clutches and clutches so that no damage occurs in the transmission.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes, wobei
- – bei geschlossener Hauptkupplung und geschlossener Kupplung innerhalb eines der Teilgetriebe, durch Schließen einer zweiten Hauptkupplung und einer Kupplung innerhalb eines der anderen Teilgetriebe die Übersetzung für die Getriebeausgangsdrehbewegung verändert wird oder
- – bei den mindestens zwei geschlossenen Hauptkupplungen, durch Öffnen einer Hauptkupplung und/oder durch Öffnen einer Kupplung die Übersetzung für die Getriebeausgangsdrehbewegung verändert wird.
- - When the main clutch and the clutch is closed within one of the sub-transmission, by closing a second main clutch and a clutch within one of the other sub-transmission, the ratio for the transmission output rotational movement is changed or
- - In the at least two closed main clutches, by opening a main clutch and / or by opening a clutch, the ratio for the transmission output rotational movement is changed.
Indem man zwischen diesen beiden Schaltvarianten wechselt, wird zugkraftunterbrechungsfreies, verschleißarmes und schnelles Schalten möglich. Dabei ergibt sich eine Abwechslung zwischen Summation der Drehmomente aus den Teilgetrieben und Entkoppelung eines der Teilgetriebe. By switching between these two switching variants, traction interruption-free, low-wear and fast switching becomes possible. This results in a change between the summation of the torques from the partial transmissions and decoupling of one of the partial transmissions.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Further details and features of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.
Darin zeigen: Show:
Gemäß der
Gemäß der
Gemäß der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- A A
- Getriebe transmission
- B B
- Getriebegehäuse gearbox
- 1 1
- Getriebeeingangswelle Transmission input shaft
- 2 2
- erste Hauptkupplung first main clutch
- 3 3
- zweite Hauptkupplung second main clutch
- 4 4
- erstes Teilgetriebe first partial transmission
- 5 5
- zweites Teilgetriebe second partial transmission
- 6 6
- Summierplanetengetriebe planetary transmission
- 7 7
- Rückwärtsgang reverse gear
- 8 8th
- Getriebeausgangswelle Transmission output shaft
- 10 10
- Sonnenrad sun
- 11 11
- Planetenrad planet
- 12 12
- Planetenradträger planet
- 13 13
- Hohlrad ring gear
- 14 14
- modifiziertes Hohlrad modified ring gear
- 15 15
- Getriebeeingangsdrehbewegung Transmission input rotational movement
- 16 16
- Getriebeausgansdrehbewegung Getriebeausgansdrehbewegung
- 17 17
-
Eingangsdrehbewegung Teilgetriebe
1 Input rotary motionpartial transmission 1 - 18 18
-
Eingangsdrehbewegung Teilgetriebe
2 Input rotary motionpartial transmission 2 - 19 19
-
Ausgangsdrehbewegung Teilgetriebe
1 Output rotary motionpartial transmission 1 - 20 20
-
Ausgangsdrehbewegung Teilgetriebe
2 Output rotary motionpartial transmission 2 - 21 21
- Bremse Sonnenrad Brake sun gear
- 22 22
- Bremse Hohlrad Brake ring gear
- 23 23
- Verblockeinrichtung Verblockeinrichtung
- 24 24
- Bremse Planetenradträger Brake planet carrier
- G1 G1
- Kupplung clutch
- G2 G2
- Kupplung clutch
- G3 G3
- Kupplung clutch
- G4 G4
- Kupplung clutch
- L1 L1
- Losrad Losrad
- L2 L2
- Losrad Losrad
- L3 L3
- Losrad Losrad
- L4 L4
- Losrad Losrad
- L5 L5
- Losrad Losrad
- L6 L6
- Losrad Losrad
- Z1 Z1
- Zahnrad gear
- Z2 Z2
- Zahnrad, Gear,
- Z3 Z3
- Zahnrad gear
- Z4 Z4
- Zahnrad gear
- Z5 Z5
- Zahnrad gear
- Z6 Z6
- Zahnrad gear
- HW1 HW1
- Eingangswelle input shaft
- HW2 HW2
- Ausgangswelle output shaft
- VW1 VW1
- Eingangswelle input shaft
- VW2 VW2
- Ausgangswelle output shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011005028 A1 [0004] DE 102011005028 A1 [0004]
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