DE102015226285A1 - Automated transmission arrangement - Google Patents
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- B60K6/00—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
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- B60K6/48—Parallel type
- B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
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- B60K6/48—Parallel type
- B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
- B60K2006/4841—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range the gear provides shifting between multiple ratios
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Abstract
Es wird eine automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (1) und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle (3) sowie einer Abtriebswelle (2), und mit einem Hauptgetriebe (HG) mit drei Radebenen (I, II, III) und zumindest vier Schaltelementen (A, B, C, D) vorgeschlagen, wobei das Hauptgetriebe (HG) ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle (3, 6) und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) umfasst, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle (8) zugeordnet ist, und wobei als erste Radebene (I) des Hauptgetriebes (HG) ein erster Planetenradsatz (PS1), als zweite Radebene (II) des Hauptgetriebes (HG) eine erste Stirnradstufe (ST1) und als dritte Radebene (III) des Hauptgetriebes (HG) eine zweite Stirnradstufe (ST2) vorgesehen sind, und wobei die erste Stirnradstufe (ST1) als zweite Radebene (II) des Hauptgetriebes (HG) durch das dritte Schaltelement (C) des Hauptgetriebes (HG) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (1, 4) des zweiten Teilgetriebes und/oder durch das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) mit der ersten Getriebeeingangswelle (3, 6) des ersten Teilgetriebes verbindbar ist. It is an automated transmission arrangement with an internal combustion engine drivable drive shaft (1) and an electrically driven drive shaft (3) and an output shaft (2), and with a main gear (HG) with three wheel planes (I, II, III) and at least four switching elements ( A, B, C, D), wherein the main transmission (HG) comprises a first partial transmission with a first transmission input shaft (3, 6) and a second partial transmission with a second transmission input shaft (1, 4), wherein the partial transmissions at least one countershaft ( 8) is assigned, and as the first gear plane (I) of the main gear (HG) a first planetary gear set (PS1), as a second gear plane (II) of the main gear (HG) a first spur gear (ST1) and as a third gear plane (III) of the Main gear (HG) a second spur gear (ST2) are provided, and wherein the first spur gear (ST1) as a second gear plane (II) of the main gear (HG) by the third switching element (C) of the main gear (HG) with the second transmission input shaft (1, 4) of the second partial transmission and / or by the second switching element (B) of the main transmission (HG) with the first transmission input shaft (3, 6) of the first partial transmission is connectable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The present invention relates to an automated transmission arrangement with an internal combustion engine drivable drive shaft and an electrically driven drive shaft according to the closer defined in the preamble of
Beispielsweise aus der Druckschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der eine Zugkraftunterstützung im Hybridbetrieb in sämtlichen Übersetzungsstufen ermöglicht wird. The present invention is based on the object to propose a gear arrangement of the type described above, in which a traction support in hybrid mode in all gear ratios is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben. This object is achieved by the features of
Somit wird eine automatisierte Getriebeanordnung mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und einer elektrisch antreibbaren Antriebswelle sowie einer Abtriebswelle und mit einem Hauptgetriebe mit drei Radebenen und zumindest vier Schaltelementen vorgeschlagen. Das Hauptgetriebe umfasst ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle zugeordnet ist und wobei als erste Radebene des Hauptgetriebes ein erster Planetenradsatz, als zweite Radebene des Hauptgetriebes eine erste Stirnradstufe und als dritte Radebene des Hauptgetriebes eine zweite Stirnradstufe vorgesehen sind. Thus, an automated transmission arrangement with an internal combustion engine drivable drive shaft and an electrically driven drive shaft and an output shaft and a main transmission with three wheel planes and at least four switching elements is proposed. The main transmission comprises a first partial transmission with a first transmission input shaft and a second partial transmission with a second transmission input shaft, wherein the partial transmissions at least one countershaft is assigned and wherein as the first gear plane of the main transmission, a first planetary gear, as the second gear plane of the main gear, a first spur gear and as a third gear plane the main gear, a second spur gear are provided.
Ein zugkraftunterbrechungsfreier Hybridbetrieb bei sämtlichen Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes wird dadurch realisiert, dass bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung vorgesehen ist, dass die erste Stirnradstufe des Hauptgetriebes mit der zugeordneten Übersetzungsstufe durch das dritte Schaltelement des Hauptgetriebes mit der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes und/oder durch das zweite Schaltelement des Hauptgetriebes mit der ersten Getriebeeingangswelle des ersten Tagestriebes verbindbar ist. A zugkraftunterbrechungsfreier hybrid operation in all transmission ratios of the main transmission is realized that is provided in the transmission arrangement according to the invention that the first spur gear of the main transmission with the associated gear ratio by the third switching element of the main transmission with the second transmission input shaft of the second sub-transmission and / or by the second switching element of the main transmission with the first transmission input shaft of the first day drive is connectable.
Auf diese Weise kann die erste Stirnradstufe des Hauptgetriebes bzw. die Übersetzungsstufe der zweiten Radebene durch das dritte Schaltelement einerseits mit der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes bzw. mit der verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und andererseits durch das zweite Schaltelement der ersten Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes bzw. mit der elektrisch antreibbaren Antriebswelle verbunden werden. Somit ist die erste Stirnradstufe bzw. die zweite Radebene des Hauptgetriebes sowohl für das erste Teilgetriebe als auch für das zweite Teilgetriebe nutzbar. Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist dies zum Beispiel beim rein elektrischen Fahren in der ersten Gangstufe des Hauptgetriebes von Vorteil, da der Verbrennungsmotor zugkraftunterbrechungsfrei in der ersten, zweiten oder auch in der dritten Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes zur Zugkraftunterstützung zu gestartet werden kann. In this way, the first spur gear stage of the main transmission or the gear ratio of the second gear plane through the third switching element on the one hand with the second transmission input shaft of the second sub-transmission or with the internal combustion engine drivable drive shaft and on the other hand by the second switching element of the first transmission input shaft of the first sub-transmission or with the electrically driven drive shaft are connected. Thus, the first spur gear or the second gear plane of the main transmission is usable for both the first partial transmission and for the second partial transmission. In the case of the transmission arrangement according to the invention, this is advantageous, for example, in purely electric driving in the first gear stage of the main transmission, since the internal combustion engine can be started without traction interruption in the first, second or in the third gear stage of the main transmission for traction assistance.
Vorzugsweise kann bei der vorgeschlagenen Getriebeanordnung vorgesehen sein, dass die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann der vorgeschlagene Radsatz mit koaxialem Antrieb und Abtrieb in Längsrichtung des Fahrzeuges als sogenannter Standardantrieb eingesetzt werden. Preferably may be provided in the proposed transmission arrangement that the internal combustion engine drivable drive shaft and the output shaft are arranged coaxially with each other. In this way, the proposed wheelset with coaxial drive and output in the longitudinal direction of the vehicle can be used as a so-called standard drive.
Da die Radebenen des Hauptgetriebes sowohl in Planetenbauweise als auch mit nur zwei Stirnradebenen und damit mit axial kurzer Vorgelegewelle ausgeführt sind, ergibt sich eine hohe Leistungsdichte und zudem eine geringe Wellendurchbiegung bei der kurzen Vorgelegewelle, weil die Zahnräderräder nahe der Lagerung der Vorgelegewelle liegen. Des Weiteren ist eine Arbeitswellen-Anbindungsmöglichkeit beispielsweise an der Vorgelegewelle als Nebenabtrieb möglich. Insgesamt ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad und eine geeignete Spreizung und Stufung des Radsatzes insbesondere für den Einsatz bei Fern-LKWs. Since the wheel planes of the main gear are designed both in planetary design and with only two Stirnradebenen and thus with axially short countershaft, there is a high power density and also a low shaft deflection in the short countershaft, because the gear wheels are close to the bearing of the countershaft. Furthermore, a working shaft connection possibility, for example, on the countershaft as a power take-off possible. Overall, there is a high degree of efficiency and a suitable spreading and grading of the wheelset, especially for use in long-distance trucks.
Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass den drei Radebenen des Hauptgetriebes jeweils eine Übersetzungsstufe zugeordnet ist, wobei die dritte Radebene des Hauptgetriebes als Abtriebskonstante zum Realisieren eines Direktganges ausgeführt ist. In vorteilhafter Weise kann nun als Direktgang der höchste Gang des Hauptgetriebes bei Erhalt der Lastschaltbarkeit eingesetzt werden. Dagegen ist bei bekannten Getriebeanordnungen eine Schaltbarkeit des Direktganges nur möglich, wenn dieser der zweiten Radebene zugeordnet ist. Diese Einschränkung wird nun erfindungsgemäß durch das dritte Schaltelement aufgehoben. Wenn beispielsweise die vorgeschlagene Getriebeanordnung als 3-Gang-Hauptgetriebe beim Fern-Lkw-Gruppengetriebe eingesetzt wird, ergibt sich der Vorteil, dass der Direktgang als höchster Gang des Hauptgetriebes ein hohen Fahranteil aufweist und somit ein optimaler Wirkungsgrad und keine unerwünschten Verzahnungsbelastungen realisiert werden. In the present invention, it is provided that each of the three gear planes of the main gear is associated with a gear ratio, wherein the third gear plane of the main gear is designed as output constant for realizing a direct gear. Advantageously, the highest gear of the main transmission can now be used as a direct gear while maintaining the powershiftability. In contrast, in known transmission arrangements a shiftability of the direct gear is only possible if it is assigned to the second wheel plane. This restriction is now according to the invention by the lifted third switching element. If, for example, the proposed gear arrangement is used as a 3-speed main transmission in the remote-truck group transmission, there is the advantage that the direct gear as the highest gear of the main transmission has a high driving ratio and thus optimum efficiency and no undesirable Verzahnungsbelastungen be realized.
Im Rahmen einer weiteren Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Hauptgetriebe eine Vorschaltgruppe beispielsweise in Planetenbauweise und/oder ein zweiter Planetenradsatz vorgeschaltet sind. In a further embodiment of the invention can be provided that the main gear a Vorschaltgruppe are preceded, for example in planetary design and / or a second planetary gear.
Die Vorschaltgruppe kann beispielsweise als sogenannte Splitgruppe realisiert werden, sodass sich die Anzahl der Übersetzungsstufen für den Verbrennungsmotor verdoppelt. Durch Gehäuseverbindung bzw. -arretierung eines der Elemente der Vorschaltgruppe und durch Verbindung zweier Elemente der Vorschaltgruppe werden diese zusätzlichen Vorübersetzungen realisiert, wobei die elektrische Zugkraftunterstützung weiterhin nutzbar ist, weil die elektrische Maschine unabhängig von der Vorschaltgruppe zur Abtriebswelle wirken kann. The ballast group can be realized, for example, as a so-called split group, so that doubles the number of gear ratios for the internal combustion engine. By housing connection or -arretierung one of the elements of the Vorschaltgruppe and by connecting two elements of the Vorschaltsetzungen these additional pretranslations are realized, the electrical traction support is still available because the electric machine can act independently of the Vorschaltgruppe to the output shaft.
Mit dem vorgeschalteten zweiten Planetenradsatz als Planetengetriebe kann die sogenannte EDA-Funktion als auch die sogenannte EDS-Funktion realisiert werden. Als EDA-Funktion wird das elektrodynamische Anfahren und als EDS-Funktion das elektrodynamische Schalten realisiert. Bei geschlossenem ersten Schaltelement des vorgeschalteten Planentenradsatzes werden der EDA-Modus und der EDS-Modus ermöglicht. Zudem kann bei geschaltetem zweiten Schaltelement des vorgeschaltetem Planetengetriebes der ISG-Modus realisiert werden, bei dem der Planetenradsatz als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine mit dem Vorteil dient, dass die elektrische Maschine kostengünstig mit weniger Drehmoment jedoch höherer Drehzahl ausgelegt werden kann. With the upstream second planetary gear set as a planetary gear, the so-called EDA function and the so-called EDS function can be realized. The electrodynamic starting is implemented as an EDA function and electrodynamic switching as an EDS function. When the first switching element of the upstream planetary gear set is closed, the EDA mode and the EDS mode are enabled. In addition, when switched second switching element of the upstream planetary gear, the ISG mode can be realized in which the planetary gear serves as a fixed Vorübersetzung for the electric machine with the advantage that the electric machine can be designed cost with less torque but higher speed.
Es ist jedoch auch denkbar, dass der vorgeschaltete zweite Planetenradsatz derart verschaltet wird, dass dieser zur Teilgetriebekopplung dient. Hierzu wird bei geschlossenem Schaltelement der zweite Planetenradsatz verblockt, um eine Verbindung der beiden Teilgetriebe zu realisieren. Zudem kann zum Realisieren von Rückwärtsgangübersetzungen beispielsweise ein zweites Element des zweiten Planentenradsatzes mit dem Gehäuse arretiert werden. However, it is also conceivable that the upstream second planetary gear set is connected such that it is used for partial transmission coupling. For this purpose, when the switching element is closed, the second planetary gear set is blocked in order to realize a connection of the two partial transmissions. In addition, to realize reverse ratios, for example, a second element of the second planetary gear set can be locked to the housing.
Wenn der zweite Planetenradsatz für die Realisierung der EDA- bzw. EDS-Funktion und für die ISG Funktion verwendet wird, kann zur Teilgetriebekopplung ein zusätzliches Schaltelement vorgesehen sein, mit dem das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe verbindbar sind. Beispielsweise können die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor über dieses Schaltelement ohne Verbindung zur Abtriebswelle miteinander verbunden werden. If the second planetary gear set is used for the realization of the EDA or EDS function and for the ISG function, an additional switching element can be provided for the partial transmission coupling with which the first partial transmission and the second partial transmission can be connected. For example, the electric machine and the internal combustion engine can be connected to one another via this switching element without connection to the output shaft.
Im Rahmen einer möglichen Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schaltelement zur Teilgetriebekopplung in das Hauptgetriebe integriert ist und mit dem dritten Schaltelement des Hauptgetriebes in vorteilhafter Weise zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst wird. Es ist auch möglich, dass das Schaltelement zur Teilgetriebekopplung antriebsseitig vor dem Hauptgetriebe angeordnet ist. As part of a possible embodiment of the invention can be provided that the switching element is integrated for partial transmission coupling in the main transmission and combined with the third switching element of the main transmission in an advantageous manner to a double switching element. It is also possible that the switching element for partial transmission coupling is arranged on the drive side before the main transmission.
Bei der vorgeschlagenen Getriebeanordnung kann im Rahmen einer weiteren Ausführung vorgesehen sein, dass dem Hauptgetriebe eine Bereichsgruppe in Planetenbauweise nachgeschaltet ist. Die nachgeschaltete Bereichsgruppe dient zur Verdopplung der Gangzahl des Hauptgetriebes, so dass aus den drei Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes zum Beispiel ein Sechsgang-Gruppengetriebe realisiert wird. In the proposed transmission arrangement may be provided in the context of a further embodiment, that the main gear is a range group in planetary construction downstream. The downstream range group serves to double the number of gears of the main transmission, so that, for example, a six-speed group transmission is realized from the three gear ratios of the main transmission.
Als Planetenradsätze sind bevorzugt Minus-Planetenradsätze vorgesehen. Es ist jedoch möglich, an Stellen, wo es die Bindbarkeit zulässt, einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze in Plus-Planetenradsätze umzuwandeln, wenn gleichzeitig die Steg- und die Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standardübersetzung um den Wert 1 erhöht wird. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an dem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planentenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planentenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht. As planetary gear sets minus planetary gear sets are preferably provided. However, it is possible to convert single or more of the negative planetary gear sets to positive planetary gear sets at locations where bondability permits, when simultaneously changing the land and ring gear connections and increasing the value of the standard ratio by one. A minus planetary gearset has known to the planetary gear rotatably mounted planetary gears, which mesh with the sun gear and the ring gear of Planentenradsatzes, so that the ring gear rotates with the planet carrier and rotating sun gear in opposite direction Sonnenraddrehrichtung. A plus planetary gear set is known to be rotatably mounted on its planet gear and meshing with each other inner and outer planetary gears, the sun gear of this planetary mesh with the inner planetary gears and the ring gear of this Planentenradsatzes with the outer planetary gears, so that the ring gear while holding the planet and rotating sun gear in the direction of Sonnenraddrehrichtung same direction turns.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings. Show it:
In den
Die Getriebeanordnung umfasst ein Hauptgetriebe HG mit 3 Radebenen I, II, III und zumindest 4 Schaltelementen A, B, C, D, wobei das Hauptgetriebe ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe umfasst, wobei den Teilgetrieben zumindest eine Vorgelegewelle
Unabhängig von den Ausführungsvarianten der Erfindung sind bei dem Hauptgetriebe HG als Radebenen ein erster Planetenradsatz PS1 als erste Radebene 1, eine erste Stirnradstufe ST1 als zweite Radebene II und eine zweite Stirnradstufe ST2 als dritte Radebene III vorgesehen, die axial bzw. koaxial hintereinander angeordnet sind. Die Radebenen I, II III des Hauptgetriebes HG stellen jeweils eine Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG dar, wobei die dritte Radebene III des Hauptgetriebes HG als Abtriebskonstante ausgeführt ist. Regardless of the embodiment variants of the invention, a first planetary gear set PS1 as
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsvariante gemäß
Die dargestellten Ausführungsvarianten zeigen jeweils nur die obere Hälfte des zur Achse der Antriebswelle
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist bei dem Hauptgetriebe vorgesehen, dass die erste Stirnradstufe ST1 als zweite Radebene II des Hauptgetriebes HG mit der verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle
Es ergibt sich der weitere Vorteil, dass der Direktgang als höchster Gang bei Erhalt der Lastschaltbarkeit gewählt werden kann, ohne dass der Direktgang der mittleren bzw. zweiten Radebene II des Hauptgetriebes zugeordnet sein muss. Diese Einschränkung wird erfindungsgemäß durch das zusätzliche dritte Schaltelement C aufgehoben. Bei Nutzung des 3-Gang-Hauptgetriebes HG in einem Fern-Lkw-Gruppengetriebe ist es von Vorteil, den Direktgang als höchsten Gang des Hauptgetriebes HG zu realisieren, weil der Direktgang einen hohen Fahranteil aufweist. This results in the further advantage that the direct gear can be selected as the highest gear while maintaining the powershiftability without the direct gear having to be assigned to the middle or second gear plane II of the main gearbox. This restriction is canceled according to the invention by the additional third switching element C. When using the 3-speed main transmission HG in a remote-truck group transmission, it is advantageous to realize the direct gear as the highest gear of the main gear HG, because the direct gear has a high proportion of driving.
Die vorbeschriebenen und nachfolgend beschriebenen Merkmale und Vorteile bezüglich des Hauptgetriebes HG gelten für sämtliche Ausführungsvarianten, da das Hauptgetriebe HG bei sämtlichen Ausführungsvarianten vorgesehen ist. The features and advantages described above and below with regard to the main transmission HG apply to all variants, since the main transmission HG is provided in all variants.
Bei den in
Zur Teilgetriebekopplung ist ein fünftes Schaltelement K vorgesehen, welches bei dem in
Rein elektrisches Fahren ist mit den dem ersten Teilgetriebe zugeordneten Übersetzungsstufen möglich, wobei die Drehrichtungsumkehr über die elektrische Maschine EM erzeugt wird. Eine Trennkupplung K0 für den Verbrennungsmotor VM ist zum rein elektrischen Fahren nicht erforderlich, da die Antriebswelle
Die Synchronisierung des ersten Schaltelementes A und des zweiten Schaltelements B des Hauptgetriebes wird aktiv mit der elektrischen Maschine EM durch eine Drehzahlregelung der elektrischen Maschine EM durchgeführt. Die Synchronisierung des fünften Schaltelementes K und des dritten Schaltelements C sowie des vierten Schaltelements D des Hauptgetriebes HG werden aktiv mit dem Verbrennungsmotor VM durch Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM durchgeführt. Alternativ kann für die Schaltelemente K, C, D vorgesehen sein, dass, wenn die Anbindung des Verbrennungsmotors VM an die erste Antriebswelle
Der im Rahmen der vorgeschlagenen Getriebeanordnung vorgesehene 3-Gang-Radsatz kann für sich genommen in einer Anwendung als so genannter Range-Extender eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine EM als Hauptantrieb ausgeführt ist und der Verbrennungsmotor VM zur Reichweitenvergrößerung insbesondere für Überland- und Autobahnfahrten als zusätzlicher Antrieb dient. Es ist möglich, dass die elektrische Maschine EM zwei Übersetzungsstufen und der Verbrennungsmotor VM drei Übersetzungsstufen dabei nutzen kann. The provided in the proposed gear assembly 3-speed wheelset can be used in an application as a so-called range extender taken. This means that the electric machine EM is designed as the main drive and the internal combustion engine VM serves to increase the range, in particular for overland and highway driving, as an additional drive. It is possible that the electric machine EM can use two gear ratios and the engine VM can use three gear ratios.
In
In
In
In
Dadurch erzeugen die beiden Stirnradstufen ST1 und ST2 des Hauptgetriebes alleine die erste Übersetzungsstufe, während der erste Planetenradsatz PS1 und die beiden Stirnradstufen ST1 und ST2 hintereinander geschaltet die zweite Übersetzungsstufe realisieren. Die dritte Übersetzungsstufe ist der Direktgang. Bei dieser Zuordnung ergibt sich der Vorteil, dass, wenn die zweite Übersetzungsstufe ein wichtiger rein elektrischer Gang ist, sämtliche Übersetzungsstufen für den Verbrennungsmotor VM ohne Zugkraftunterbrechung zu startbar sind. Dies wird in der in
In
In
Durch die Vorschaltung des zweiten Planetenradsatz PS2 ergibt sich, dass dem ersten Teilgetriebe eine mit der elektrisch antreibbaren Antriebswelle
Die Vorschaltgruppe GV stellt eine Splitgruppe dar, um die Anzahl der Übersetzungsstufen für den Verbrennungsmotor VM zu verdoppeln. Der vorgeschaltete zweite Planetenradsatz PS2 dient einerseits als Vorübersetzung für die elektrische Maschine EM im sogenannten IGS-Modus und andererseits als Überlagerungsgetriebe zur Realisierung des EDA-/EDS-Modus. Die nachgeschaltete Bereichsgruppe GP dient zur Verdoppelung der Anzahl der Übersetzungsstufen für den Verbrennungsmotor VM und die elektrische Maschine EM. Die Bereichsgruppe GP ist schaltbar an einem Losrad
Die Gehäusekopplung wird durch das fünfte Schaltelemente K realisiert, welches als innenliegendes Schaltelement K ausgeführt ist. Eine Betätigung des Schaltelements K wird vom Gehäuse aus mit einem sogenannten Topfdurchgriff durch die erste Getriebeeingangswelle
Im Einzelnen ist bei der dritten Ausführungsvariante gemäß
Bei geschlossenem zweiten Schaltelement J des zweiten Planetenradsatz PS2 wird der ISG-Modus als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine EM realisiert. Hierbei wird über das geschlossene Schaltelement J das dritte Element
Bei geschlossenem ersten Schaltelement I des zweiten Planetenradsatzes PS2 wird das dritte Element
Bei der EDA Funktion dient das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes PS2 als EDA-Abtrieb und wirkt bei der ersten Übersetzungsstufe. Der Verbrennungsmotor VM ist mit dem dritten Element
Im Rahmen der EDS-Funktion (Lastschaltfunktion) ist eine dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Übersetzungsstufe eingelegt. Diese Übersetzungsstufe dient als Stützgang, über den der Kraftfluss während der Lastschaltung geleitet wird. Der Stützgang kann identisch mit dem Istgang oder dem Zielgang sein. Bei der Lastübernahmephase werden die Drehmomente an dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine derart eingestellt, dass diese der Standübersetzung von dem zweiten Planetenradsatz PS2 entsprechen. Dadurch gibt es einen Kraftfluss über das zweite Element des Planetenradsatzes PS2 und den Stützgang. Die anderen Schaltelementmomente sind lastfrei. Das lastfrei gewordene Schaltelement des Istganges wird ausgelegt. Die Drehzahlen von Verbrennungsmotor VM und elektrischer Maschine EM werden derart geregelt, dass das einzulegende Schaltelement des Zielganges synchronisiert wird. Das synchron gewordene Schaltelement des Zielganges wird eingelegt. Damit ist die Schaltung abgeschlossen und die Last an der elektrischen Maschine EM kann bedarfsweise abgebaut werden. Das EDS-Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zuschaltende Schaltelement im Zusammenspiel von elektrischer Maschine EM und Verbrennungsmotor VM synchronisiert wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass eine hohe Zugkraft aufgebaut werden kann, weil sich die Drehmomente von Verbrennungsmotor VM und elektrischer Maschine EM an dem zweiten Planetenradsatz PS2 summieren. As part of the EDS function (power shift function), a transmission stage assigned to the first partial transmission is engaged. This translation stage serves as a support gear, over which the power flow is passed during the load circuit. The support gait can be identical to the actual gait or the target gait. In the load transfer phase, the torques on the internal combustion engine VM and the electric machine are adjusted such that they correspond to the stationary gear ratio of the second planetary gearset PS2. As a result, there is a power flow via the second element of the planetary gearset PS2 and the support gear. The other switching element moments are load-free. The load-free switching element of the actual gear is designed. The rotational speeds of the internal combustion engine VM and electric machine EM are controlled in such a way that the switching element of the target gear to be engaged is synchronized. The synchronized switching element of the target gear is engaged. Thus, the circuit is completed and the load on the electric machine EM can be reduced if necessary. The EDS switching method has the advantage that the switching element is synchronized in the interaction of electric machine EM and engine VM. Another advantage results from the fact that a high tensile force can be built up, because the torques of internal combustion engine VM and electric machine EM add up to the second planetary gearset PS2.
In
In
Wenn der Kraftfluss des Verbrennungsmotors VM über das zweite Teilgetriebe führt, kann im kraftflussfreien ersten Teilgetriebe eine Übersetzungsstufe vorgewählt werden oder die Teilgetriebe können miteinander gekoppelt werden. Der Vorwahlgang ist bei der jeweiligen Übersetzungsstufe in Klammern angegeben. Beispielsweise bei der Angabe 2 (1) ist die zweite Übersetzungsstufe für den Verbrennungsmotor VM aktiv, während die erste Übersetzungsstufe für den Verbrennungsmotor vorgewählt und gleichzeitig für die elektrische Maschine aktiv ist. If the power flow of the internal combustion engine VM leads via the second partial transmission, a transmission stage can be preselected in the power-flow-free first partial transmission or the partial transmissions can be coupled together. The preselection is indicated in parentheses at the respective translation level. For example, in the indication 2 (1), the second transmission stage for the internal combustion engine VM is active, while the first transmission stage for the internal combustion engine is preselected and simultaneously active for the electric machine.
Sobald im Hauptgetriebe HG der Direktgang genutzt wird, wenn das vierte Schaltelements D geschlossen ist (5 (3)) kann zur Vorbereitung des lastschaltbaren Bereichswechsels von dem Schaltelement G zum Schaltelement H der Bereichsgruppe GP umgeschaltet werden (5 (9)). Beim Schaltzustand der siebten Übersetzungsstufe mit 7 (L) ist das Bereichsumschaltelement L lastfrei geschlossen (Bereichsgruppe befindet sich im langsamen Bereich). Es kann ein Wechsel von 7 (L) nach 7 (S) erfolgen, in dem das Bereichsumschaltelement bzw. Lastschaltelement L geöffnet und das Bereichsumschaltelement S geschlossen wird. An der Bereichsgruppe GP herrschen dann günstigere Drehzahlverhältnisse. Der Schaltzustand 12 (8) dient dazu, am lastfreien ersten Planetenradsatz PS1 günstigere Drehzahlverhältnisse herzustellen. Hierbei ergeben sich weniger Verluste an Lagern und Dichtungen. Die Schaltmatrix für den EDA/EDS-Modus ist nicht weiter dargestellt. Jedoch ist die Schaltmatrix für den EDA/EDS-Modus identisch zum ISG-Modus, nur mit dem Unterschied, dass das Schaltelement I anstelle des Schaltelements J für sämtliche Übersetzungsstufen geschlossen ist. Die Übersetzungen für den Verbrennungsmotor VM sind gleich. Es ergeben sich andere Drehzahlverhältnisse an der elektrischen Maschine EM und am zweiten Planetenradsatz PS2. As soon as the direct gear is used in the main transmission HG, when the fourth shift element D is closed (FIG. 5 (3)), in preparation for the power-shiftable range change of the Switching element G to the switching element H of the area group GP are switched (5 (9)). When switching state of the seventh gear ratio with 7 (L), the range switching element L is closed load-free (range group is in the slow range). There may be a change from 7 (L) to 7 (S) in which the range switching element or load switching element L is opened and the range switching element S is closed. At the range group GP prevail then favorable speed ratios. The switching state 12 (8) serves to produce more favorable speed ratios at the load-free first planetary gearset PS1. This results in fewer losses of bearings and seals. The switching matrix for the EDA / EDS mode is not shown further. However, the switching matrix for the EDA / EDS mode is identical to the ISG mode, only with the difference that the switching element I is closed instead of the switching element J for all gear ratios. The translations for the internal combustion engine VM are the same. Other speed ratios result on the electric machine EM and on the second planetary gearset PS2.
Bei der in
Eine nicht weiter dargestellte Alternative kann vorsehen, dass die Schaltelemente C, K, D als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt sind. Die Umschaltung erfolgt dann immer bei geöffneten Schaltelementen E, F, um die zu synchronisierenden Trägheitsmassen gering zu halten. Die Schaltelemente E, F können als Klauenschaltelemente ausgeführt sein. Aktive Synchronisierung erfolgt mit der Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM oder über das sogenannte EDS-Schalten. An alternative, not shown, can provide that the switching elements C, K, D are designed as synchronized switching elements. The switchover then always takes place with the switching elements E, F open in order to keep the inertial masses to be synchronized low. The switching elements E, F can be designed as claw switching elements. Active synchronization takes place with the speed control of the internal combustion engine VM or via the so-called EDS switching.
In
Wie bei der dritten Ausführungsvariante dient die nachgeschaltete Bereichsgruppe GP der Verdopplung der Gangzahl für den Verbrennungsmotor VM und die elektrische Maschine EM. Die zweite Stirnradstufe ST2 des Hauptgetriebes HG als Abtriebskonstante ist bei der vierten Ausführungsvariante nicht umschaltbar ausgeführt. Hierbei wird die zweite Stirnradstufe ST2 des Hauptgetriebes HG über die Hauptwelle
Eine weitere nicht dargestellte Variante wäre das Hinzufügen der Ankopplung der Abtriebskonstante ST2 mit zusätzlichen Schaltelementen analog der dritten Ausführungsvariante. Another variant not shown would be the addition of the coupling of the output constant ST2 with additional switching elements analogous to the third embodiment.
Zudem ist bei der vierten Ausführungsvariante eine Trenn- bzw. Anfahrkupplung K0 dargestellt. Über die Trennkupplung K0 kann vorwärts und rückwärts in der ersten Übersetzungsstufe angefahren werden, wenn dies mit der elektrischen Maschine EM alleine nicht möglich ist. Die Trennkupplung K0 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. In addition, a separating or starting clutch K0 is shown in the fourth embodiment. About the separating clutch K0 can be approached forward and backward in the first gear ratio, if this is not possible with the electric machine EM alone. However, the separating coupling K0 is not absolutely necessary.
Insgesamt ergeben sich bei der vierten Ausführungsvariante
Im Einzelnen ist bei der vierten Ausführungsvariante gemäß
Zur Teilgetriebekopplung wird das Schaltelement K des zweiten Planetenradsatzes PS2 geschlossen, so dass über die zweite Getriebeeingangswelle
Die Schaltelemente R, A, B, L, S sind als Klauenschaltelemente bei der vierten Ausführungsvariante ausgeführt und werden aktiv mit der Drehzahlregelung der elektrischen Maschine EM synchronisiert. Die Schaltelemente E, F sind als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt. Die Umschaltung erfolgt immer bei geöffneten Schaltelementen K, R, C, D, um die zu synchronisierenden Trägheitsmassen gering zu halten. The switching elements R, A, B, L, S are designed as claw switching elements in the fourth embodiment and are actively synchronized with the speed control of the electric machine EM. The switching elements E, F are designed as synchronized switching elements. The switching always takes place with the switching elements K, R, C, D open in order to keep the inertial masses to be synchronized low.
Eine weitere Variante, welche nicht dargestellt ist, kann vorsehen, dass die Schaltelemente E, F als Reibschaltelemente ausgeführt werden und auf eine Trennkupplung K0 verzichtet wird. Das Schaltelement bzw. die Kupplung E könnte als Anfahrkupplung ausgelegt werden und in der ersten Übersetzungsstufe wirken. Ebenso könnte das Schaltelement bzw. die Bremse F als Anfahrbremse ausgeführt sein. A further variant, which is not shown, can provide that the switching elements E, F are designed as Reibschaltelemente and is dispensed with a separating clutch K0. The switching element or the clutch E could be designed as a starting clutch and act in the first gear ratio. Likewise, the switching element or the brake F could be designed as a starting brake.
Die Schaltelemente K, C, D sind als Klauenschaltelemente ausgeführt und werden aktiv mit der Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM synchronisiert, gegebenenfalls auch über eine an der zweiten Getriebeeingangswelle
Eine alternative Ausgestaltung, welche nicht dargestellt ist, kann vorsehen, dass die Schaltelemente K, C, D als synchronisierte Schaltelemente ausgeführt sind. Die Umschaltung erfolgt immer bei geöffneten Schaltelementen E, F, um die zu synchronisierenden Trägheitsmassen gering zu halten. Die Schaltelemente E, F können als Klauenschaltelemente ausgeführt werden. Eine aktive Synchronisierung erfolgt über die Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM, gegebenenfalls auch über eine an der verbrennungsmotorisch angetriebenen Welle
In
In
Insgesamt ergeben sich bei den Ausführungsvarianten gemäß
Bei der vorgeschlagenen Getriebeanordnung sind beispielsweise die Planetenradsätze jeweils als Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Dann gilt für das Vorbeschriebene, dass das erste Element des Minus-Planetenradsatzes das Sonnenrad ist, das zweite Element des Minus-Planetenradsatzes der Planetenradträger bzw. der Steg ist und das dritte Element des Minus-Planetenradsatzes das Hohlrad ist. Es ist auch denkbar, dass einer oder mehrere der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Dann gilt für das Vorbeschriebene, dass das erste Element des Plus-Planetenradsatzes das Sonnenrad ist, das zweite Element des Plus-Planetenradsatzes das Hohlrad ist und das dritte Element des Plus-Planetenradsatzes der Planetenradträger bzw. der Steg ist. In the proposed transmission arrangement, for example, the planetary gear sets are each designed as negative planetary gear sets. Then, for the above, the first element of the negative planetary gear set is the sun gear, the second element of the minus planetary gear set is the planetary gear carrier, and the third element of the minus planetary gear set is the ring gear. It is also conceivable that one or more of the planetary gear sets are designed as positive planetary gear sets. Then applies to the above-described that the first element of the positive planetary gear set is the sun gear, the second element of the positive planetary gear set is the ring gear and the third element of the positive planetary gear is the planet or the web.
Nicht weiter beschriebene Verschaltungen und Verbindungen sowie Bauteile bei den dargestellten Radsätzen sind den schematischen Ansichten entnehmbar. Ebenso sind der jeweiligen Schaltmatrix die beispielhaft angegebenen nicht weiter beschriebenen Übersetzungsstufen mit den jeweils zu betätigenden Schaltelementen zu entnehmen. Not further described interconnections and connections and components in the illustrated sets of wheels can be seen in the schematic views. Likewise, the respective switching matrix, the example given non-described translation stages with the respective switching elements to be actuated are shown.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- verbrennungsmotorische Antriebswelle bzw. zweite Getriebeeingangswelle internal combustion engine drive shaft or second transmission input shaft
- 2 2
- Abtriebswelle output shaft
- 3 3
- elektrisch angetriebene Antriebswelle bzw. erste Getriebeeingangswelle electrically driven drive shaft or first transmission input shaft
- 4 4
- zweite Getriebeeingangswelle second transmission input shaft
- 6 6
- erste Getriebeeingangswelle first transmission input shaft
- 7 7
- z. B. Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptgetriebes z. B. sun gear of the first planetary gear set of the main transmission
- 8 8th
- Vorgelegewelle Countershaft
- 9 9
- erstes Element der Vorschaltgruppe z. B. Sonnenrad first element of the Vorschaltgruppe z. B. sun gear
- 10 10
- Hauptwelle main shaft
- 11 11
- drittes Element der Bereichsgruppe z. B. Hohlrad third element of the area group z. B. ring gear
- 12 12
- zweites Element z. B. Steg des zweiten Planetenradsatzes second element z. B. web of the second planetary gear set
- 13 13
- drittes Element z. B. Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes third element z. B. ring gear of the second planetary gear set
- 14 14
- Losrad der zweiten Stirnradstufe des Hauptgetriebes Idler gear of the second spur gear of the main gearbox
- HG HG
- Hauptgetriebe main gearbox
- GV GV
- Vorschaltgruppe upstream group
- GP GP
- Bereichsgruppe area group
- I I
- erste Radebene des Hauptgetriebes first wheel plane of the main gearbox
- II II
- zweite Radebene des Hauptgetriebes second wheel plane of the main gearbox
- III III
- dritte Radebene des Hauptgetriebes third wheel plane of the main gearbox
- PS1 PS1
- erster Planetenradsatz des Hauptgetriebes first planetary gear set of the main gearbox
- ST1 ST1
- erste Stirnradstufe des Hauptgetriebes first spur gear of the main gearbox
- ST2 ST2
- zweite Stirnradstufe des Hauptgetriebes second spur gear of the main transmission
- IV IV
- vierte Radebene fourth wheel plane
- V V
- fünfte Radebene fifth wheel plane
- VI VI
- sechste Radebene sixth wheel plane
- A A
- erstes Schaltelement des Hauptgetriebes first switching element of the main transmission
- B B
- zweites Schaltelement des Hauptgetriebes second switching element of the main transmission
- C C
- drittes Schaltelement des Hauptgetriebes third switching element of the main gearbox
- D D
- viertes Schaltelement des Hauptgetriebes fourth switching element of the main gearbox
- K K
- fünftes Schaltelement zur Teilgetriebekopplung fifth switching element for partial transmission coupling
- R R
- sechstes Schaltelement zur Rückwärtsgangrealisierung sixth shift element for reverse gear realization
- G G
- Schaltelement der nachgeschalteten Bereichsgruppe Switch element of the downstream range group
- H H
- Schaltelement der nachgeschalteten Bereichsgruppe Switch element of the downstream range group
- L L
- Bereichsumschaltelement ins Langsame Range switch element slow
- S S
- Bereichsumschaltelement ins Schnelle Range switching element to fast
- E e
- Schaltelement des vorgeschalteten Vorschaltgruppe Switching element of the upstream ballast
- F F
- Schaltelement des vorgeschalteten Vorschaltgruppe Switching element of the upstream ballast
- I I
- Schaltelement des zweiten Planetenradsatzes Switching element of the second planetary gear set
- J J
- Schaltelement des zweiten Planetenradsatzes Switching element of the second planetary gear set
- K0 K0
- Trennkupplung separating clutch
- VM VM
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- EM EM
- Elektrische Maschine Electric machine
- PS2 PS2
- zweiter Planetenradsatz second planetary gear set
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011089708 A1 [0002] DE 102011089708 A1 [0002]
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015226285.5A DE102015226285A1 (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Automated transmission arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015226285.5A DE102015226285A1 (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Automated transmission arrangement |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
DE102011089708A1 (en) | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Hybrid drive for motor car, has planetary gear mechanism rotatably connected to input shaft connected to input element, and torque-proof output element connected with idle gears of spur-gear stage |
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-
2015
- 2015-12-21 DE DE102015226285.5A patent/DE102015226285A1/en not_active Withdrawn
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