DE102016207439A1 - Transmission for a motor vehicle, and drive train for a motor vehicle with such a transmission - Google Patents
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Abstract
Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), drei Planetenradsätze (P1, P2, P3) sowie sechs Schaltelemente (05, 06, 07, 16, 17, 37) aufweist, wobei durch selektives paarweises Schließen der sechs Schaltelemente (05, 06, 07, 16, 17, 37) sieben Vorwärtsgänge (1 bis 7) und ein Rückwärtsgang (R1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei das Getriebe (G) einen Vorschaltradsatz (VRS) aufweist, der dazu eingerichtet ist an einer Vorschaltradsatzwelle (Wx) eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle (GW1) erhöhte Drehzahl bereitzustellen, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).Transmission (G) for a motor vehicle, wherein the transmission (G) a drive shaft (GW1), an output shaft (GW2), three planetary gear sets (P1, P2, P3) and six switching elements (05, 06, 07, 16, 17, 37 ), wherein by selective pairwise closing of the six switching elements (05, 06, 07, 16, 17, 37) seven forward gears (1 to 7) and one reverse gear (R1) between the drive shaft (GW1) and the output shaft (GW2) switchable are, wherein the transmission (G) comprises a transfer gear set (VRS), which is adapted to a Vorschaltradsatzwelle (Wx) to provide compared to the rotational speed of the drive shaft (GW1) increased speed, and drive train for a motor vehicle with such a transmission (G ).
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen 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 vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. The invention relates to a transmission for a motor vehicle, and a drive train for a motor vehicle with such a transmission. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission in which a plurality of gears, so fixed ratios between two shafts of the transmission, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes here. Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adapt the speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.
Die Offenlegungsschrift
Das Getriebe gemäß dem Ausführungsbeispiel in
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
Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, drei Planetenradsätze, sowie fünf Schaltelemente auf. Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. The transmission according to the invention has a drive shaft, an output shaft, three planetary gear sets, and five switching elements. A planetary gear set includes a sun gear, a land and a ring gear. Rotatably mounted on the web are planet gears, which mesh with the toothing of the sun gear and / or with the toothing of the ring gear. A minus wheel set denotes a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planet gears meshes with both the teeth of the sun gear, as well as with the teeth of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a fixed web. A plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.
Jeder der drei Planetenradsätze weist ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das erste Element wird stets durch das Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Bei einer Ausbildung als Minus-Radsatz wird das zweite Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes. Bei einer Ausbildung als Plus-Radsatz wird das zweite Element durch das Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes. Wird ein Minus-Radsatz durch einen Plus-Radsatz ersetzt, so ist neben der veränderten Anbindung der Elemente Steg und Hohlrad der Betrag der Standgetriebeübersetzung um den Wert Eins zu erhöhen, um dieselbe Übersetzungswirkung zu erzielen. Each of the three planetary gear sets has first, second and third elements. The first element is always formed by the sun gear of the respective planetary gear set. In a design as a minus wheel set, the second element is formed by the web of the respective planetary gear set, and the third element by the ring gear of the respective planetary gear set. In a design as a plus-wheel set, the second element is formed by the ring gear of each planetary gear set, and the third element through the web of the respective planetary gear set. If a minus wheel set is replaced by a plus wheel set, in addition to the changed connection of the elements bridge and ring gear, the amount of the stationary gear ratio by the value of one to increase to achieve the same translation effect.
Die Antriebswelle ist mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. Die Abtriebswelle ist mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes ständig verbunden. The drive shaft is permanently connected to the first element of the second planetary gear set. The output shaft is permanently connected to the third element of the first planetary gear set and to the second element of the second planetary gear set.
Das Getriebe weist zahlreiche Koppelungen auf, darunter eine erste Koppelung, eine zweite Koppelung und eine dritte Koppelung. Die erste Koppelung besteht zwischen dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes und einem drehfesten Bauelement des Getriebes, beispielsweise dem Getriebegehäuse. Die zweite Koppelung besteht zwischen dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes. Die dritte Koppelung besteht zwischen dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. Zwei dieser drei Koppelungen sind dabei als ständig drehfeste Verbindungen zwischen den genannten Bauelementen des Getriebes ausgebildet. Die verbleibende der drei Koppelungen ist als eine mittels des ersten Schaltelements schaltbare Verbindung ausgebildet. Durch Schließen des zweiten Schaltelements wird das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest festgesetzt. Durch Schließen des dritten Schaltelements ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes drehfest festsetzbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist die Antriebswelle mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar. The transmission has numerous couplings, including a first coupling, a second coupling and a third coupling. The first coupling exists between the first element of the third planetary gear set and a rotationally fixed component of the transmission, for example, the transmission housing. The second coupling is between the third element of the second planetary gear set and the second element of the third planetary gear set. The third coupling is between the second element of the first planetary gear set and the third element of the third planetary gear set. Two of these three couplings are designed as permanently rotationally fixed connections between said components of the transmission. The remaining of the three couplings is formed as a switchable by means of the first switching element compound. By closing the second switching element, the second element of the first planetary gear set is fixed rotationally fixed. By closing the third switching element, the first element of the first planetary gear set is rotatably fixed. By closing the fourth switching element, the drive shaft with the second element of the first planetary gear set is connectable. By closing the fifth switching element, the drive shaft with the first element of the first planetary gear set is connectable.
Erfindungsgemäß weist das Getriebe einen Vorschaltradsatz auf, welcher dazu eingerichtet ist an einer Vorschaltradsatzwelle eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle erhöhte Drehzahl bereitzustellen. Dieser Vorschaltradsatz kann auf verschiedene Weisen aufgebaut sein, beispielsweise als Vorgelege-Stirnradstufe oder auch als Planetenradsatz. Das Getriebe weist ferner ein sechstes Schaltelement auf, wobei durch Schließen des sechsten Schaltelements die Vorschaltradsatzwelle mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist. According to the invention, the transmission has a transfer gearset, which is set up to provide an increase in speed compared to the rotational speed of the drive shaft on a transfer gearset shaft. This Vorschaltradsatz can be constructed in various ways, for example, as a counter-spur gear or as a planetary gear. The transmission further comprises a sixth switching element, wherein by closing the sixth switching element, the Vorschaltradsatzwelle is connectable to the first element of the first planetary gear set.
In anderen Worten ist im Unterschied zum Stand der Technik dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes neben der Drehzahl der Antriebswelle eine im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle erhöhte Drehzahl zuführbar. Dadurch kann ein zusätzlicher Vorwärtsgang gebildet werden, welcher in der Gangreihe des im Stand der Technik bekannten Getriebes zwischen den Vorwärtsgängen vier und fünf liegt. Durch diesen zusätzlichen Gang kann die Standgetriebeübersetzung des zweiten Planetenradsatzes im Vergleich zum Stand der Technik betragsmäßig vergrößert werden, ohne eine ungünstige Gangabstufung zu erhalten. Dadurch wird die Spreizung des Getriebes vergrößert. In other words, in contrast to the prior art, the first element of the first planetary gear in addition to the rotational speed of the drive shaft increased compared to the speed of the drive shaft speed can be supplied. As a result, an additional forward gear can be formed, which lies in the gear row of the transmission known in the prior art between the forward gears four and five. By this additional gear, the stationary gear ratio of the second planetary gear set can be increased in magnitude compared to the prior art, without obtaining an unfavorable gear ratio. As a result, the spread of the transmission is increased.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Vorschaltradsatz als ein vierter Planetenradsatz mit einem ersten, zweiten und dritten Element ausgebildet. Das erste Element wird stets durch das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes gebildet. Bei einer Ausbildung als Minus-Radsatz wird das zweite Element durch den Steg des vierten Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch das Hohlrad. Bei einer Ausbildung als Plus-Radsatz wird das zweite Element durch das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes gebildet, und das dritte Element durch den Steg. Das erste Element des vierten Planetenradsatzes ist dabei ständig drehfest festgesetzt, während das zweite Element des vierten Planetenradsatzes ständig mit der Antriebswelle verbunden ist. Das dritte Element des vierten Planetenradsatzes ist Bestandteil der Vorschaltradsatzwelle. Diese Ausbildung ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung des Vorschaltradsatzes koaxial zu den anderen Planetenradsätzen des Getriebes bei gleichzeitig gutem Wirkungsgrad. According to a preferred embodiment, the transfer gearset is designed as a fourth planetary gear set with a first, second and third element. The first element is always formed by the sun gear of the fourth planetary gear set. In a design as a minus wheel set, the second element is formed by the web of the fourth planetary gear set, and the third element by the ring gear. In a design as a plus-wheel set, the second element is formed by the ring gear of the fourth planetary gear, and the third element through the web. The first element of the fourth planetary gear set is permanently fixed in rotation, while the second element of the fourth planetary gear set is constantly connected to the drive shaft. The third element of the fourth planetary gear set is part of the Vorschaltradsatzwelle. This design allows a compact design of the transfer gearset coaxial with the other planetary gear sets of the transmission with good efficiency.
Durch selektives Schließen von zwei der sechs Schaltelemente sind sieben Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar. Ein erster Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements. Ein zweiter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements. Ein dritter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des fünften Schaltelements. Ein vierter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements. Ein fünfter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements und des sechsten Schaltelements. Ein sechster Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements und des fünften Schaltelements. Ein siebenter Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements. Ein Rückwärtsgang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements und des fünften Schaltelements. Ein alternativer oder zusätzlicher Rückwärtsgang ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements und des sechsten Schaltelements. Dadurch wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Vorwärtsgänge stets zwei Schaltelemente auf, die in beiden diesen Gängen geschlossen sind. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer zwischen benachbarten Vorwärtsgängen. By selectively closing two of the six shift elements seven forward gears and at least one reverse gear between the drive shaft and the output shaft can be displayed. A first forward speed is obtained by closing the first switching element and the second switching element. A second forward speed results from closing the first switching element and the third switching element. A third forward speed results from closing the first switching element and the fifth switching element. A fourth forward speed is achieved by closing the first switching element and the fourth switching element. A fifth forward speed is obtained by closing the fourth switching element and the sixth switching element. A sixth forward speed results from closing the fourth shift element and the fifth shift element. A seventh forward speed results from closing the third switching element and the fourth switching element. A reverse gear between the drive shaft and the output shaft is obtained by closing the second switching element and the fifth switching element. An alternative or additional reverse gear is obtained by closing the second switching element and the sixth switching element. As a result, with a suitable choice of the stationary gear ratios of the planetary gear sets, a well-suited for use in the motor vehicle translation series achieved. In addition, two adjacent forward gears always have two switching elements which are closed in both of these gears. This simplifies the shifting process and shortens the shifting time between adjacent forward gears.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform sind Schnittstellen der Antriebswelle und der Abtriebswelle koaxial zueinander und an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes angeordnet. Die Schnittstelle der Antriebswelle ist zur Übertragung einer Drehbewegung von einer getriebe-externen Antriebseinheit an das Getriebe ausgebildet, und kann beispielsweise als Flansch oder als Steckverzahnung ausgebildet sein. Die Schnittstelle kann auf der Antriebswelle ausgebildet sein oder auf einer mit der Antriebswelle verbindbaren Anschlusswelle. Die Schnittstelle kann beispielsweise auch an einem mit der Antriebswelle verbundenen hydrodynamischen Drehmomentwandler ausgebildet sein, welcher als Anfahrelement dient. Die Schnittstelle der Abtriebswelle ist zur Übertragung einer Drehbewegung von der Abtriebswelle zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs hin ausgerichtet. Von den drei Planetenradsätzen weist dabei der dritte Planetenradsatz den größten axialen Abstand zur Schnittstelle der Antriebswelle auf. Eine solche Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang. Vorzugsweise ist der Vorschaltradsatz axial zwischen der Antriebswellenschnittstelle und dem ersten Planetenradsatz angeordnet. According to a possible embodiment, interfaces of the drive shaft and the output shaft are arranged coaxially with one another and on opposite axial ends of the transmission. The interface of the drive shaft is designed to transmit a rotational movement of a gear-external drive unit to the transmission, and may be formed, for example, as a flange or as a spline. The interface may be formed on the drive shaft or on a connectable with the drive shaft connecting shaft. The interface may also be formed, for example, on a hydrodynamic torque converter connected to the drive shaft, which serves as a starting element. The interface of the output shaft is for transmitting a rotational movement from the output shaft to drive wheels of the Motor vehicle aligned. Of the three planetary gear sets, the third planetary gearset has the greatest axial distance to the interface of the drive shaft. Such an arrangement is particularly suitable for use of the transmission in a motor vehicle with parallel to the direction of travel of the motor vehicle aligned powertrain. Preferably, the transfer gearset is disposed axially between the drive shaft interface and the first planetary gear set.
Vorzugsweise ist das zweite Schaltelement als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert. Gemäß einer alternativen Ausführung kann das zweite Schaltelement als ein kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet sein, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen. In anderen Worten weist der scheibenförmige Grundkörper jeder Lamelle des Reibschaltelements keinen auf die Lamelle aufgebrachten Reibbelag auf. Die Reibflächen einzelner oder sämtlicher Lamellen eines solchen Reibschaltelements können jedoch wärmebehandelt sein, beispielsweise nitriert. Derartige Reibschaltelemente sind für hohe Flächenpressungen ausgelegt, und können daher mit kleiner Reibfläche und wenigen Lamellen ausgebildet werden. Dadurch können die Schleppverluste eines solchen Schaltelements im geöffneten Zustand reduziert werden. Das zweite Schaltelement eignet sich besonders für eine derartige Ausgestaltung, das es lediglich im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang geschlossen ist. Zudem weist das zweite Schaltelement in diesen beiden Gängen eine hohe Drehmomentbelastung auf, wodurch eine Ausführung als herkömmliches Reibschaltelement mit Reibbelägen nur mit einer hohen Lamellenzahl umzusetzen ist. Preferably, the second switching element is designed as a form-locking switching element. Positive-locking switching elements make the connection in the closed state by positive locking, and are characterized in the open state by lower drag losses than non-positive switching elements. By low in the open state drag losses the efficiency of the transmission is improved. According to an alternative embodiment, the second switching element may be formed as a non-positive Reibschaltelement whose lamellae have only non-wearing friction surfaces. In other words, the disc-shaped main body of each blade of the Reibschaltelements not on the blade applied friction lining. However, the friction surfaces of individual or all lamellae of such a Reibschaltelements can be heat treated, for example, nitrided. Such Reibschaltelemente are designed for high surface pressures, and can therefore be formed with a small friction surface and a few fins. As a result, the drag losses of such a switching element can be reduced in the open state. The second switching element is particularly suitable for such a configuration that it is closed only in the first forward gear and reverse gear. In addition, the second switching element in these two gears on a high torque load, whereby an execution is implemented as a conventional friction switching element with friction linings only with a high number of blades.
Vorzugsweise sind zumindest drei, besonders bevorzugt genau vier der sechs Schaltelemente axial zwischen dem Vorschaltradsatz und dem ersten Planetenradsatz angeordnet. Eine solche geometrische Gruppierung der Schaltelemente erleichtert die Zuführung von Hydraulikfluid zu den Betätigungsvorrichtungen der Schaltelemente. Besonders bevorzugt sind das zweite, das dritte, das fünfte und das sechste Schaltelement axial zwischen dem Vorschaltradsatz und dem ersten Planetenradsatz angeordnet. Preferably, at least three, more preferably exactly four of the six shifting elements are arranged axially between the transfer gearset and the first planetary gearset. Such a geometric grouping of the switching elements facilitates the supply of hydraulic fluid to the actuators of the switching elements. Particularly preferably, the second, the third, the fifth and the sixth shifting element are arranged axially between the transfer gearset and the first planetary gearset.
Vorzugsweise umfasst das Getriebe eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor, wobei der Rotor in ständiger Wirkverbindung zur Antriebswelle steht. Die ständige Verbindung kann dabei als direkte Verbindung oder über ein festes Übersetzungsverhältnis ausgebildet sein, beispielsweise über einen zusätzlichen Planetenradsatz, wobei ein Element dieses Planetenradsatzes drehfest festgesetzt ist. Beispielsweise könnte dessen Sonnenrad ständig drehfest festgesetzt, dessen Steg mit der Antriebswelle verbunden und dessen Hohlrad mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden sein, sodass die Drehzahl des Rotors im Vergleich zur Antriebswellendrehzahl vergrößert wird. Besonders bevorzugt ist der Rotor mit der Vorschaltradsatzwelle ständig drehfest verbunden. Der zur Gangbildung des Getriebes beitragende Vorschaltradsatz kann somit zur Vorübersetzung der elektrischen Maschine betragen. Durch die elektrische Maschine kann die Funktionalität des Getriebes erweitert werden, wodurch sich das Getriebe für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eignet. Die funktionale Anbindung des Rotors an die Antriebswelle erlaubt die Nutzung sämtlicher Gangstufen bei Antrieb des Hybridfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine. Preferably, the transmission comprises an electric machine with a rotationally fixed stator and a rotatable rotor, wherein the rotor is in constant operative connection to the drive shaft. The permanent connection can be formed as a direct connection or via a fixed transmission ratio, for example via an additional planetary gear, wherein an element of this planetary gear set is fixed rotationally fixed. For example, its sun gear could be fixed permanently against rotation, its web connected to the drive shaft and its ring gear to be connected to the rotor of the electric machine, so that the rotational speed of the rotor is increased compared to the drive shaft speed. Particularly preferably, the rotor is permanently connected in a rotationally fixed manner to the transfer gearset shaft. The gear set contributing to the gear formation of the transmission can thus amount to the pretranslation of the electric machine. By the electric machine, the functionality of the transmission can be extended, whereby the transmission is suitable for the drive train of a hybrid vehicle. The functional connection of the rotor to the drive shaft allows the use of all gear ratios when driving the hybrid vehicle by means of the electric machine.
Das Getriebe kann eine Anschlusswelle aufweisen, welche als Schnittstelle zu einer getriebeexternen Antriebseinheit dient, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine. Die Anschlusswelle ist über eine Trennkupplung mit der Antriebswelle verbindbar. Alternativ dazu kann die Trennkupplung samt der Anschlusswelle auch außerhalb des Getriebes angeordnet sein. Durch Öffnen der Trennkupplung kann das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine in sämtlichen Gängen des Getriebes angetrieben werden, ohne die getriebeexterne Antriebseinheit mitzuschleppen. Die Trennkupplung kann als formschlüssiges oder als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Das Getriebe kann einen Torsionsschwingungsdämpfer aufweisen, welcher zur Dämpfung von Drehschwingungen eingerichtet ist, und vorzugsweise in der Wirkverbindung zwischen zwei Abschnitten der Anschlusswelle angeordnet ist. Der erste Abschnitt der Anschlusswelle ist der Schnittstelle zur getriebeexternen Antriebseinheit zugeordnet, und der zweite Abschnitt der Anschlusswelle ist der Trennkupplung zugeordnet. Derart können von der getriebeexternen Antriebseinheit erzeugte Drehschwingungen zur Antriebswelle hin gedämpft werden. The transmission may have a connection shaft, which serves as an interface to a gear-external drive unit, for example an internal combustion engine. The connecting shaft can be connected to the drive shaft via a separating clutch. Alternatively, the separating clutch together with the connecting shaft can also be arranged outside of the transmission. By opening the separating clutch, the motor vehicle can be driven by means of the electric machine in all gears of the transmission, without schlepping the gear-external drive unit. The separating clutch may be formed as a positive or non-positive switching element. The transmission may comprise a torsional vibration damper, which is adapted for damping torsional vibrations, and is preferably arranged in the operative connection between two sections of the connecting shaft. The first section of the connection shaft is assigned to the interface to the transmission-external drive unit, and the second section of the connection shaft is assigned to the separation clutch. In this way, torsional vibrations generated by the transmission-external drive unit can be damped towards the drive shaft.
Prinzipiell kann dem Getriebe in bekannter Weise ein Anfahrelement vorangeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Ein solches Anfahrelement kann auch integraler Bestandteil des Getriebes sein. Das Anfahrelement ermöglicht bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang einen Anfahrvorgang, indem es einen Schlupfzustand zwischen Verbrennungsmotor und Abtriebswelle ermöglicht. Bevorzugt ist ein solches Anfahrelement jedoch innerhalb des Getriebes ausgebildet, indem das zweite Schaltelement als Reibschaltelement ausgebildet wird. Durch Schlupfbetrieb des zweiten Schaltelements ist ein Anfahrvorgang im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang möglich. Somit kann ein separates Anfahrelement entfallen. Ist das zweite Schaltelement als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet oder erlaubt es keine genaue Regelung eines Schlupfzustandes, so kann ein Schlupfzustand beim Anfahren durch das erste Schaltelement für einen Anfahrvorgang in Vorwärtsrichtung und durch das fünfte Schaltelement für einen Anfahrvorgang in Rückwärtsrichtung erreicht werden, Das erste und fünfte Schaltelement sind dazu als geeignete kraftschlüssige Schaltelemente auszubilden. In principle, the transmission can be preceded in a known manner by a starting element, for example a hydrodynamic torque converter or a friction clutch. Such a starting element can also be an integral part of the transmission. The starting element allows when using the transmission in the motor vehicle powertrain a starting process by allowing a slip state between the engine and output shaft. However, such a starting element is preferably formed within the transmission by the second switching element as Reibschaltelement is formed. By slip operation of the second switching element, a starting operation in the first forward gear and in reverse is possible. Thus, a separate starting element can be omitted. If the second switching element is designed as a form-fitting switching element or does not allow precise control of a slip state, then a slip state can be achieved during start-up by the first switching element for a starting operation in the forward direction and by the fifth switching element for a starting operation in the reverse direction, the first and fifth Switching element are to train as suitable non-positive switching elements.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden, bzw. verbindbar ist. Zwischen Antriebswelle und Verbrennungskraftmaschine kann sich die Trennkupplung befinden, welche Bestandteil des Getriebes sein kann. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe antriebswirkverbunden, welche mit Rädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Weist das Getriebe die elektrische Maschine auf, so ermöglicht der Antriebsstrang mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. The transmission may be part of a drive train of a motor vehicle. In addition to the transmission, the drive train also has an internal combustion engine, which is torsionally flexible connected or connectable to the drive shaft of the transmission via a torsional vibration damper. Between drive shaft and internal combustion engine, the separating clutch may be located, which may be part of the transmission. The output shaft of the transmission is drivirkswunden with an axle drive, which is operatively connected to wheels of the motor vehicle. If the transmission has the electric machine, the drive train enables a plurality of drive modes of the motor vehicle. In an electric driving operation, the motor vehicle is driven by the electric machine of the transmission. In an internal combustion engine operation, the motor vehicle is driven by the internal combustion engine. In a hybrid operation, the motor vehicle is driven by both the internal combustion engine and the electric machine of the transmission.
Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden. Eine ständig drehfeste Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht und deren verbundene Elemente somit stets die gleiche Drehzahl aufweisen. A permanent connection is called a connection between two elements that always exists. Such constantly connected elements always rotate with the same dependence between their speeds. In a permanent connection between two elements, no switching element can be located. A permanent connection must therefore be distinguished from a switchable connection. A permanently non-rotatable connection is referred to as a connection between two elements, which always exists and their connected elements thus always have the same speed.
Unter dem Begriff „Schließen eines Schaltelements“ wird im Zusammenhang mit der Gangbildung ein Vorgang verstanden, bei dem das Schaltelement so angesteuert wird, dass es am Ende des Schließvorgangs ein hohes Maß an Drehmoment überträgt. Während formschlüssige Schaltelemente im „geschlossenen“ Zustand keine Differenzdrehzahl zulassen, ist bei kraftschlüssigen Schaltelementen im „geschlossenen“ Zustand die Ausbildung einer geringen Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften gewollt oder ungewollt möglich. The term "closing a switching element" is understood in connection with the formation of a process in which the switching element is controlled so that it transmits a high degree of torque at the end of the closing process. While positive switching elements in the "closed" state do not allow differential speed, the formation of a low differential speed between the switching element halves is intentionally or unintentionally possible with non-positive switching elements in the "closed" state.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures. Show it:
Das Getriebe G weist ferner einen als Planetenradsatz ausgebildeten Vorschaltradsatz VRS auf, welcher als vierter Planetenradsatz P4 bezeichnet ist. Ein erstes Element E14 des vierten Planetenradsatzes P4, welches als ein Sonnenrad ausgebildet ist, ist ständig drehfest festgesetzt. Ein zweites Element E24 des vierten Planetenradsatzes P4, welches als ein Steg ausgebildet ist, ist mit einer Antriebswelle GW1 des Getriebes G ständig verbunden. Ein drittes Element E34 des vierten Planetenradsatzes P4, welches als ein Hohlrad ausgebildet ist, ist Bestandteil einer Vorschaltradsatzwelle Wx. The transmission G further comprises a planetary gearset formed as a VRS, which is referred to as the fourth planetary gear set P4. A first element E14 of the fourth planetary gear set P4, which is designed as a sun gear, is permanently fixed against rotation. A second element E24 of the fourth planetary gear set P4, which is formed as a web, is permanently connected to a drive shaft GW1 of the transmission G. A third element E34 of the fourth planetary gear set P4, which is formed as a ring gear, is part of a Vorschaltradsatzwelle Wx.
Die Antriebswelle GW1 des Getriebes G ist mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Eine Abtriebswelle GW2 des Getriebes G ist mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig verbunden. Das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 ständig verbunden. Durch Schließen eines ersten Schaltelementes 05 ist das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest festsetzbar. Durch Schließen eines zweiten Schaltelementes 06 ist das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das damit verbundene dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 drehfest festsetzbar. Durch Schließen eines dritten Schaltelementes 07 ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest festsetzbar. Die Antriebswelle GW1 ist über ein viertes Schaltelement 16 mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindbar. Durch Schließen eines fünften Schaltelements 17 ist die Antriebswelle GW1 mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindbar. Durch Schließen eines sechsten Schaltelements 37 ist die Vorschaltradsatzwelle Wx mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindbar. The drive shaft GW1 of the transmission G is permanently connected to the first element E12 of the second planetary gear set P2. An output shaft GW2 of the transmission G is continuously connected to the third element E31 of the first planetary gear set P1 and to the second element E22 of the second planetary gear set P2. The third element E32 of the second planetary gear set P2 is permanently connected to the second element E23 of the third planetary gear set P3. By closing a
Der in
Die Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 sind ausgehend von einer Schnittstelle GW1A der Antriebswelle GW1 in folgender axialen Reihenfolge angeordnet: Vierter Planetenradsatz P4, erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3. Die Schnittstelle GW1A der Antriebswelle GW1 und eine Schnittstelle GW2A der Abtriebswelle GW2 sind an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes G angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäß
Das Getriebe G umfasst optional eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator S und einem drehbaren Rotor R. Der Rotor R kann dabei entweder direkt mit der Antriebswelle GW1 verbunden sein oder, wie in
Das Getriebe G umfasst zahlreiche Koppelungen, darunter eine erste Koppelung V1, eine zweite Koppelung V2 und eine dritte Koppelung V3. Die erste Koppelung V1 besteht zwischen dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 und einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G, welches beispielsweise durch ein Gehäuse des Getriebes G gebildet sein kann. Die zweite Koppelung V2 besteht zwischen dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3. Die dritte Koppelung V3 besteht zwischen dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3. Zwei der drei Koppelungen V1 bis V3 sind dabei als ständig drehfeste Verbindungen ausgebildet, während die verbleibende der drei Koppelungen V1 bis V3 als eine mittels des ersten Schaltelements 05 schaltbare Verbindung ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- G G
- Getriebe transmission
- GG GG
- Drehfestes Bauelement Non-rotating component
- GW1 LV1
- Antriebswelle drive shaft
- GW2 GW2
- Abtriebswelle output shaft
- GW1A GW1A
- Schnittstelle der Antriebswelle Interface of the drive shaft
- GW2A gw2a
- Schnittstelle der Abtriebswelle Interface of the output shaft
- P1 P1
- Erster Planetenradsatz First planetary gear set
- E11 E11
- Erstes Element des ersten Planetenradsatzes First element of the first planetary gear set
- E21 E21
- Zweites Element des ersten Planetenradsatzes Second element of the first planetary gear set
- E31 E31
- Drittes Element des ersten Planetenradsatzes Third element of the first planetary gear set
- P2 P2
- Zweiter Planetenradsatz Second planetary gear set
- E12 E12
- Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes First element of the second planetary gear set
- E22 E22
- Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes Second element of the second planetary gear set
- E32 E32
- Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes Third element of the second planetary gear set
- P3 P3
- Dritter Planetenradsatz Third planetary gear set
- E13 E13
- Erstes Element des dritten Planetenradsatzes First element of the third planetary gear set
- E23 E23
- Zweites Element des dritten Planetenradsatzes Second element of the third planetary gear set
- E33 E33
- Drittes Element des dritten Planetenradsatzes Third element of the third planetary gear set
- P4 P4
- Vierter Planetenradsatz Fourth planetary gear set
- E14 E14
- Erstes Element des vierten Planetenradsatzes First element of the fourth planetary gear set
- E24 E24
- Zweites Element des vierten Planetenradsatzes Second element of the fourth planetary gear set
- E34 E34
- Drittes Element des vierten Planetenradsatzes Third element of the fourth planetary gear set
- 05 05
- Erstes Schaltelement First switching element
- 06 06
- Zweites Schaltelement Second switching element
- 07 07
- Drittes Schaltelement Third switching element
- 16 16
- Viertes Schaltelement Fourth switching element
- 17 17
- Fünftes Schaltelement Fifth switching element
- 37 37
- Sechstes Schaltelement Sixth switching element
- V1 V1
- Erste Koppelung First coupling
- V2 V2
- Zweite Koppelung Second coupling
- V3 V3
- Dritte Koppelung Third coupling
- VRS VRS
- Vorschaltradsatz gearset
- Wx Wx
- Vorschaltradsatzwelle Vorschaltradsatzwelle
- 1 1
- Erster Vorwärtsgang First forward
- 2 2
- Zweiter Vorwärtsgang Second forward speed
- 3 3
- Dritter Vorwärtsgang Third forward
- 4 4
- Vierter Vorwärtsgang Fourth forward
- 5 5
- Fünfter Vorwärtsgang Fifth forward speed
- 6 6
- Sechster Vorwärtsgang Sixth forward
- 7 7
- Siebenter Vorwärtsgang Seventh forward gear
- R1 R1
- Rückwärtsgang reverse gear
- R2 R2
- Rückwärtsgang reverse gear
- EM EM
- Elektrische Maschine Electric machine
- R R
- Rotor rotor
- S S
- Stator stator
- K0 K0
- Trennkupplung separating clutch
- VKM VKM
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- DW DW
- Räder bikes
- AG AG
- Achsgetriebe transaxles
- TS TS
- Torsionsschwingungsdämpfer torsional vibration damper
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19912480 A1 [0002] DE 19912480 A1 [0002]
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DE102016207439.3A DE102016207439A1 (en) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Transmission for a motor vehicle, and drive train for a motor vehicle with such a transmission |
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---|---|---|---|
DE102016207439.3A DE102016207439A1 (en) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Transmission for a motor vehicle, and drive train for a motor vehicle with such a transmission |
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