DE102016221115A1 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents
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- B60K6/48—Parallel type
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) einen Getriebeeingang (GW1-A), einen Getriebeausgang (GW2-A), einen Hauptradsatz (HS) mit zwei Planetenradsätzen (P1, P2) sowie zumindest fünf Schaltelemente (B1, B2, B3, K1, K2) aufweist, wobei der Hauptradsatz (HS) genau fünf in Drehzahlordnung als erste Welle (W1), zweite Welle (W2), dritte Welle (W3), vierte Welle (W4) und fünfte Welle (W5) bezeichnete Wellen aufweisen, wobei durch selektives paarweises Schließen der zumindest fünf Schaltelemente (B1, B2, B3, K1, K2) sechs Vorwärtsgänge zwischen dem Getriebeeingang (GW1-A) und dem Getriebeausgang (GW2-A) schaltbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).The invention relates to a transmission (G) for a motor vehicle, wherein the transmission (G) has a transmission input (GW1-A), a transmission output (GW2-A), a main gearset (HS) with two planetary gear sets (P1, P2) and at least five Shift elements (B1, B2, B3, K1, K2), wherein the main gearset (HS) exactly five in speed order as the first wave (W1), second wave (W2), third wave (W3), fourth wave (W4) and fifth Shaft (W5) have designated waves, wherein by selective pairwise closing of the at least five switching elements (B1, B2, B3, K1, K2) six forward gears between the transmission input (GW1-A) and the transmission output (GW2-A) are switchable, as well Drive train for a motor vehicle with such a transmission (G).
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem solchen Getriebe. Vorliegend bezeichnet ein Getriebe ein mehrgängiges Getriebe, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang des Getriebes durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Derartige Getriebe kommen überwiegend in Kraftfahrzeugen zur Anwendung, um ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen.The invention relates to a transmission for a motor vehicle, as well as a motor vehicle drive train with such a transmission. In the present case, a transmission refers to a multi-speed transmission, i. H. There are several different ratios as gears between a transmission input and a transmission output of the transmission by operating corresponding switching elements switchable, this is preferably done automatically. Depending on the arrangement of the switching elements, these are clutches or brakes. Such transmissions are mainly used in motor vehicles to implement a traction power supply of a prime mover of the respective motor vehicle in terms of various criteria suitable.
Aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem im Stand der Technik bekannten Getriebe bereitzustellen, wobei sich dieses Getriebe durch einen möglichst kompakten Aufbau auszeichnen soll.It is the object of the present invention to provide an alternative embodiment to the known in the prior art gear, this gear should be characterized by a compact design possible.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 14.This object is achieved on the basis of the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe einen Getriebeeingang, einen Getriebeausgang, einen Hauptradsatz, welcher sich aus zwei Planetenradsätzen zusammensetzt, und ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement. Des Weiteren weist der Hauptradsatz genau fünf in Drehzahlordnung als erste Welle, als zweite Welle, als dritte Welle, als vierte Welle und als fünfte Welle bezeichnete Wellen auf. Diese fünf Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. Mit anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner oder gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner oder gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner oder gleich der Drehzahl der vierten Welle. Die Drehzahl der vierten Welle ist kleiner oder gleich der Drehzahl der fünften Welle. Dabei ist diese Reihenfolge aber auch reversibel, so dass die fünfte Welle die kleinste Drehzahl aufweist, während die vierte Welle eine Drehzahl annimmt die größer oder gleich groß wie die Drehzahl der fünften Welle ist und so weiter. Zwischen den Drehzahlen aller fünf Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang. Die Drehzahl einer oder mehrerer der fünf Wellen kann dabei auch negative Werte oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen und nicht auf deren Betrag.According to the invention, a transmission comprises a transmission input, a transmission output, a main gearset, which is composed of two planetary gear sets, and a first, a second, a third, a fourth and a fifth switching element. Furthermore, the main gearset has exactly five in speed order as the first wave, as the second wave, as the third wave, as the fourth wave and referred to as the fifth wave waves. These five waves are characterized in that the rotational speeds of these waves increase, decrease or equal in the order named. In other words, the rotational speed of the first shaft is less than or equal to the rotational speed of the second shaft. The speed of the second shaft is again less than or equal to the speed of the third shaft. The speed of the third shaft is less than or equal to the speed of the fourth shaft. The speed of the fourth shaft is less than or equal to the speed of the fifth shaft. But this order is also reversible, so that the fifth wave has the lowest speed, while the fourth wave assumes a speed that is greater than or equal to the speed of the fifth wave, and so on. There is always a linear relationship between the speeds of all five shafts. The speed of one or more of the five waves can also assume negative values or zero. The speed order is therefore always to refer to the signed value of the speeds and not their amount.
Dabei ist die in Drehzahlordnung vierte Welle ständig mit dem Getriebeausgang verbunden, wohingegen die in Drehzahlordnung erste Welle durch Schließen des ersten Schaltelements festgesetzt wird. Ebenso kann auch die in Drehzahlordnung zweite Welle durch Betätigen des zweiten Schaltelements festgesetzt werden, während die in Drehzahlordnung dritte Welle einerseits durch Schließen des dritten Schaltelements festsetzbar und andererseits durch Betätigen des vierten Schaltelements drehfest mit dem Getriebeeingang verbindbar ist. Schließlich kann die in Drehzahlordnung fünfte Welle durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest mit dem Getriebeeingang in Verbindung gebracht werden.In this case, the speed shaft fourth wave is constantly connected to the transmission output, whereas the speed shaft in the first order is fixed by closing the first switching element. Likewise, the speed second wave can be set by operating the second switching element, while the rotational speed in third order on the one hand by closing the third switching element can be fixed and on the other hand by pressing the fourth switching element rotatably connected to the transmission input. Finally, the fifth order in speed order shaft can be rotationally fixed by closing the fifth switching element associated with the transmission input.
Mit anderen Worten ist also die in Drehzahlordnung vierte Welle permanent drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden, während die in Drehzahlordnung erste Welle, die in Drehzahlordnung zweite Welle und auch die in Drehzahlordnung dritte Welle jeweils festgesetzt, d.h. auf Stillstand abgebremst und im Stillstand gehalten werden können. Dazu ist bei der in Drehzahlordnung ersten Welle das erste Schaltelement, bei der in Drehzahlordnung zweiten Welle das zweite Schaltelement und bei der in Drehzahlordnung dritten Welle das dritte Schaltelement zu schließen. Die in Drehzahlordnung dritte Welle kann abgesehen davon auch durch Betätigen des vierten Schaltelements mit dem Getriebeeingang verbunden werden, mit welchem auch die in Drehzahlordnung fünfte Welle durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest verbindbar ist.In other words, therefore, the fourth speed shaft in rotation order permanently connected to the transmission output, while the rotational speed in the order of the first wave, the rotational speed in the second wave and the speed order in the third wave each set, i. can be braked to a standstill and kept at a standstill. For this purpose, in the speed order in the first shaft, the first switching element to close the second switching element in speed order second shaft and the third switching element in the speed order third wave. The rotational speed in the third wave can be connected apart from that by pressing the fourth switching element to the transmission input, with which also the fifth speed in rotation order by closing the fifth switching element is rotatably connected.
Folglich sind das vierte und das fünfte Schaltelement als Kupplungen gestaltet, welche bei Betätigung die jeweilige Welle und den Getriebeeingang des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen, während das erste, das zweite und das dritte Schaltelement als Bremsen vorliegen, die bei Ansteuerung die jeweilige Welle des Getriebes auf Stillstand abbremsen und an einem drehfesten Bauelement festsetzen. Bei letzterem handelt es sich insbesondere um ein Getriebegehäuse oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses. Consequently, the fourth and the fifth switching element are designed as clutches which, when actuated, the respective shaft and the transmission input of the transmission in their rotational movements equal to each other, while the first, the second and the third switching element are present as brakes, when driven, the respective shaft of Decelerate gearbox to a standstill and fix it to a non-rotatable component. The latter is in particular a transmission housing or a part of such a transmission housing.
Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches jeweils Komponenten, insbesondere Zahnräder, des Getriebes axial und/oder radial drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements herstellbar ist. So kann die jeweilige Welle auch als radiales Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial mit dem Getriebeausgang verbunden wird.In the context of the invention, a "shaft" is understood to mean a rotatable component of the transmission via which components, in particular gears, of the transmission are connected to one another in an axially and / or rotationally fixed manner or via which such a connection can be produced upon actuation of a corresponding switching element , Thus, the respective shaft can also be present as a radial intermediate piece, via which a respective component is for example connected radially to the transmission output.
Im Sinne der Erfindung wird der Getriebeeingang bevorzugt durch eine Antriebswelle gebildet, über welche eine Antriebsbewegung in das Getriebe eingeleitet wird. Der Getriebeausgang kann im Rahmen der Erfindung am Ende einer Abtriebswelle vorliegen, über welche die entsprechend des jeweils geschalteten Ganges übersetzte Antriebsbewegung aus dem Getriebe herausgeführt wird. Dabei kann die in Drehzahlordnung vierte Welle diese Abtriebswelle bilden oder aber drehfest mit einer separaten Abtriebswelle verbunden sein.For the purposes of the invention, the transmission input is preferably formed by a drive shaft, via which a drive movement is introduced into the transmission. The transmission output may, in the context of the invention, be present at the end of an output shaft, via which the drive movement translated in accordance with the respectively shifted gear is led out of the transmission. In this case, the fourth order in speed order shaft may form this output shaft or rotatably connected to a separate output shaft.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus. So können über die beiden Planetenradsätze des Hauptradsatzes sechs Vorwärtsgänge gebildet werden, wie nachfolgend detailliert beschrieben wird.An inventive transmission is characterized by a compact design. Thus, six forward gears can be formed over the two planetary gear sets of the main gearset, as will be described in detail below.
Hierzu sind die fünf Schaltelemente selektiv paarweise zu schließen. Dabei wird ein erster Vorwärtsgang durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements geschaltet, wohingegen für die Darstellung eines zweiten Vorwärtsganges das zweite und das fünfte Schaltelement zu schließen sind. Ein dritter Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten und des fünften Schaltelements gebildet, während sich ein vierter Vorwärtsgang durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements ergibt. Dagegen sind für eine Schaltung eines fünften Vorwärtsganges das erste und das vierte Schaltelement zu schließen, wohingegen ein sechster Vorwärtsgang durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements schaltbar ist.For this purpose, the five switching elements are selectively closed in pairs. In this case, a first forward gear is engaged by closing the third and the fifth shift element, whereas for the presentation of a second forward gear, the second and the fifth shift element are to be closed. A third forward speed is established by closing the first and fifth shift elements while providing a fourth forward speed by operating the fourth and fifth shift elements. In contrast, for a circuit of a fifth forward gear to close the first and the fourth switching element, whereas a sixth forward gear is operable by operating the second and the fourth switching element.
Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Vorwärtsgänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Vorwärtsgang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Vorwärtsganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.With a suitable choice of stationary gear ratios of the planetary gear sets this is a suitable for the application in the field of a motor vehicle translation series realized. For a sequential shift of the forward gears according to their order is always the state of two switching elements to vary by one of the switching elements involved in the previous forward gear to open and another switching element to represent the subsequent forward gear is close. This then has the consequence that a shift between the courses can proceed very quickly.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist zudem ein sechstes Schaltelement vorgesehen, wobei die in Drehzahlordnung erste Welle durch Schließen des sechsten Schaltelements drehfest mit dem Getriebeeingang verbindbar ist. Hierdurch kann zumindest ein Rückwärtsgang zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang dargestellt werden, indem das sechste Schaltelements und entweder das zweite Schaltelement oder das dritte Schaltelement geschlossen werden. Konkret kann dabei ein erster Rückwärtsgang durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden, während sich ein zweiter Rückwärtsgang durch Schließen des zweiten und des sechsten Schaltelements ergibt.According to one embodiment of the invention, a sixth switching element is also provided, wherein the rotational speed in order first shaft by closing the sixth switching element rotationally fixed to the transmission input is connectable. As a result, at least one reverse gear between the transmission input and the transmission output can be represented by the sixth switching element and either the second switching element or the third switching element are closed. Concretely, a first reverse gear can be switched by actuating the third and the sixth shift element, while a second reverse gear results by closing the second and the sixth shift element.
In vorteilhafter Weise kann dadurch bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zumindest ein Rückwärtsgang für einen Antrieb über die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dies kann dabei alternativ oder auch ergänzend zu einer Anordnung einer Elektromaschine im Getriebe verwirklicht sein, um im Falle eines Ausfalls der Elektromaschine dennoch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges verwirklichen zu können.Advantageously, this can be realized in the transmission according to the invention at least one reverse gear for a drive via the transmission upstream prime mover. This can be realized as an alternative or in addition to an arrangement of an electric machine in the transmission, in order to be able to realize a reverse drive of the motor vehicle in case of failure of the electric machine.
In Weiterbildung der Erfindung sind das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Dies hat den Vorteil, dass somit die Funktionen des fünften und des sechsten Schaltelements auf kompakte Art und Weise dargestellt werden können, zumal die beiden Schaltelemente bei der Darstellung der einzelnen Gänge nicht zeitgleich zu betätigen sind.In a further development of the invention, the fifth switching element and the sixth switching element are combined to form a double switching element. This has the advantage that thus the functions of the fifth and the sixth switching element can be displayed in a compact manner, especially since the two switching elements are not to be actuated at the same time in the representation of the individual gears.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung weist ein erster Planetenradsatz der beiden Planetenradsätze zumindest ein Planetenrad auf, welches sowohl mit einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes als auch mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes im Zahneingriff steht und drehfest mit je einem radial innenliegenden Planetenrad eines zweiten Planetenradsatzes der beiden Planetenradsätze gekoppelt ist. Zudem kämmt das je eine radial innenliegende Planetenrad mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und je einem radial außenliegenden Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes, welches zudem mit einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes im Zahneingriff steht. Der erste Planetenradsatz ist also vorliegend als Minusplanetensatz gestaltet, während der zweite Planetenradsatz als Plusplanetensatz vorliegt. Dadurch wird der besonders kompakte Aufbau des Getriebes ermöglicht. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Getriebe geringe Bauteilbelastungen sowie einen guten Verzahnungswirkungsgrad auf.According to a further embodiment of the invention, a first planetary gearset of the two planetary gear sets on at least one planetary gear, which is in mesh with both a sun gear of the first planetary gear and a ring gear of the first planetary gear and rotationally fixed with a respective radially inner planetary gear of a second planetary gear set of the two Planetary gear sets is coupled. In addition, each meshes with a radially inner planetary gear with a sun gear of the second planetary gear and a respective radially outer planetary gear of the second planetary gear set, which also is in meshing engagement with a ring gear of the second planetary gear set. The first planetary gear set is therefore designed as a minus planetary gear set, while the second planetary gear set is present as a plus planetary gearset. This allows the particularly compact construction of the transmission. Furthermore, the transmission according to the invention has low component loads and good gear efficiency.
Bevorzugt ist der Getriebeeingang axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandten Seite des ersten Planetenradsatzes vorgesehen, wobei das vierte, das fünfte und ggf. das sechste Schaltelement dabei auf derselben Seite des ersten Planetenradsatz liegen, wodurch sie gut zugänglich sind. Dabei könnte unter Umständen eine gemeinsame Versorgung dieser Schaltelemente vorgenommen werden. Das dritte Schaltelement liegt weiter bevorzugt axial auf Höhe von und radial umliegend zum zweiten Planetenradsatz, während das erste und das zweite Schaltelement axial insbesondere auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen sind.Preferably, the transmission input is provided axially on a side facing away from the second planetary gear set side of the first planetary gear, wherein the fourth, the fifth and possibly the sixth switching element lie on the same side of the first planetary gear, whereby they are easily accessible. Under certain circumstances, a common supply of these switching elements could be made. The third switching element is further preferably axially at the level of and radially surrounding the second planetary, while the first and the second switching element are axially provided in particular on a side facing away from the first planetary gear set side of the second planetary gear.
Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, dass der Getriebeeingang auf einer dem ersten Planetenradsatz abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes ausgebildet ist. Dabei würden dann das erste und das zweite Schaltelement auf Seiten des Getriebeeingangs liegen, während das vierte, das fünfte und ggf. das sechste Schaltelement diesem abgewandt angeordnet sind.Alternatively, however, it is also conceivable that the transmission input is formed on a side facing away from the first planetary gear set side of the second planetary gear set. In this case, then the first and the second switching element would be on the side of the transmission input, while the fourth, the fifth and possibly the sixth switching element are arranged facing away from this.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit sind das zumindest eine Planetenrad des ersten Planetenradsatzes und das je eine radial innenliegende Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes zu je einem Stufenplaneten zusammengefasst. Bei dem Getriebe kommt also in diesem Fall mindestens ein Stufenplanet mit bevorzugt zwei auf unterschiedlich großen Wirkdurchmessern liegenden Verzahnungen zur Anwendung, wobei ein größerer Wirkdurchmesser dabei insbesondere das zumindest eine Planetenrad des ersten Planetenradsatzes repräsentiert, während ein kleinere Wirkdurchmesser das je eine radial innenliegende Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes abbildet.In a further development of the abovementioned refinement possibility, the at least one planetary gear of the first planetary gear set and each one radially inner planetary gear of the second planetary gear set are combined to form a stepped planet. In the case of the transmission, in this case, at least one stepped planetary gear with preferably two gears lying on different sizes of effective diameters is used, wherein a larger effective diameter particularly represents at least one planetary gear of the first planetary gear set, while a smaller effective diameter represents one radially inner planetary gear of the second Planetary gear maps.
Weiter bevorzugt sind die Planetenradsätze so eingebunden, dass die in Drehzahlordnung erste Welle drehfest mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, während die in Drehzahlordnung zweite Welle drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Ferner ist die in Drehzahlordnung dritte Welle drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wohingegen die in Drehzahlordnung vierte Welle drehfest mit einem Steg in Verbindung steht, welcher das zumindest Planetenrad des ersten Planetenradsatzes und die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes gemeinsam drehbar gelagert führt. Schließlich ist noch die in Drehzahlordnung fünfte Welle drehfest mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden.More preferably, the planetary gear sets are integrated so that the rotational speed in the first order shaft is rotatably connected to the sun gear of the first planetary, while the rotational speed in the second order shaft rotatably connected to the sun gear of the second planetary gear in combination. Furthermore, the rotational speed in order third shaft is rotatably connected to the ring gear of the second planetary gear, whereas the fourth speed shaft in rotation with a ridge in connection, which at least the planetary gear of the first planetary gear set and the planetary gears of the second planetary gear rotatably mounted together. Finally, the fifth order in rotational speed shaft is non-rotatably connected to the ring gear of the first planetary gear set.
In Weiterbildung der Erfindung sind ein oder mehrere Schaltelemente jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente realisiert. Kraftschlüssige Schaltelemente haben den Vorteil, dass sie auch unter Last geschaltet werden können, so dass ein Wechsel zwischen den Gängen ohne Zugkraftunterbrechung vollziehbar ist. Besonders bevorzugt ist aber das dritte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement und/oder das sechste Schaltelement jeweils als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation. Denn das dritte Schaltelement ist nur an dem ersten Vorwärtsgang und ggf. auch an einem Rückwärtsgang beteiligt, so dass bei einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung der Gänge hier nur ein Öffnen des dritten Schaltelements zu vollziehen ist. Das fünfte Schaltelement ist an der Schaltung der ersten vier Vorwärtsgänge beteiligt, so dass hier ebenfalls nur ein Öffnen im Zuge einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung stattfindet. Das sechste Schaltelement ist nur an der Darstellung des bzw. der Rückwärtsgänge beteiligt. Ein formschlüssiges Schaltelement hat gegenüber einem kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand nur geringe Schleppmomente auftreten, so dass sich ein höherer Wirkungsgrad realisieren lässt.In a further development of the invention, one or more switching elements are each realized as non-positive switching elements. Non-positive switching elements have the advantage that they can be switched under load, so that a change between the courses without interruption of traction is enforceable. Particularly preferably, however, the third switching element and / or the fifth switching element and / or the sixth switching element are each designed as a form-locking switching element, such as a dog clutch or lock synchronization. Because the third switching element is involved only in the first forward gear and possibly also in a reverse gear, so that in a successive upshifting of the gears here only an opening of the third switching element is to be executed. The fifth switching element is involved in the circuit of the first four forward gears, so that here also takes place only in the course of a successive upshift. The sixth switching element is involved only in the representation of the or the reverse gears. A form-fitting switching element has the advantage over a non-positive switching element that only slight drag torques occur in the opened state, so that a higher efficiency can be realized.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor mit einem der rotierbaren Bauelemente des Getriebes drehfest gekoppelt ist. Bevorzugt ist dann ein Stator der Elektromaschine drehfest mit dem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden, wobei die Elektromaschine hierbei elektromotorisch und/oder generatorisch betrieben werden kann, um unterschiedliche Funktionen zu realisieren. Insbesondere kann dabei ein rein elektrisches Fahren, ein Boosten über die Elektromaschine, ein Abbremsen und Rekuperieren und/oder ein Synchronisieren im Getriebe über die Elektromaschine vollzogen werden. Der Rotor der Elektromaschine kann dabei koaxial zu dem jeweiligen Bauelement liegen oder achsversetzt zu diesem angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall dann eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen, beispielsweise in Form von Stirnradstufen, oder auch einen Zugmitteltrieb realisiert sein kann.In a further development of the invention, an electric machine is provided whose rotor is rotatably coupled to one of the rotatable components of the transmission. Preferably, a stator of the electric machine is then non-rotatably connected to the non-rotatable component of the transmission, wherein the electric machine in this case can be operated by electric motor and / or generator to realize different functions. In particular, a purely electric driving, a boosting via the electric machine, a deceleration and recuperation and / or a synchronization in the transmission via the electric machine can be performed. The rotor of the electric machine can be coaxial with the respective component or be arranged off-axis to this, in the latter case then a coupling via one or more intermediate gear ratios, for example in the form of spur gears, or a traction drive can be realized.
Bevorzugt ist der Rotor der Elektromaschine aber permanent mit dem Getriebeeingang gekoppelt, wobei hierdurch ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges auf geeignete Art und Weise dargestellt wird. Dabei könnten eines oder mehrere der Schaltelemente als interne Anfahrelemente für das elektrische Fahren verwendet werden. Für das rein elektrische Fahren wird einer der Gänge im Getriebe geschaltet, wobei in den Vorwärtsgängen dabei auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges realisierbar ist, indem über die Elektromaschine eine entgegengesetzte Drehbewegung eingeleitet wird, wodurch die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges im Übersetzungsverhältnis des jeweiligen Vorwärtsganges stattfindet. In der Folge können die Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgänge sowohl für die elektrische Vorwärts- als auch für die elektrische Rückwärtsfahrt genutzt werden. Der Rotor der Elektromaschine könnte aber auch an eines der übrigen, rotierbaren Bauelemente des Getriebes angebunden sein.Preferably, however, the rotor of the electric machine is permanently coupled to the transmission input, thereby representing a purely electric driving of the motor vehicle in a suitable manner. This could include one or more of Switching elements are used as internal starting elements for electric driving. For purely electric driving one of the gears is engaged in the transmission, wherein in the forward gears while a reverse drive of the motor vehicle is realized by an opposite rotational movement is initiated via the electric machine, whereby the reverse movement of the motor vehicle takes place in the ratio of the respective forward gear. As a result, the gear ratios of the forward gears can be used for both the electric forward and the reverse electric drive. The rotor of the electric machine could also be connected to one of the other rotatable components of the transmission.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche insbesondere in Kombination mit der vorgenannten Anordnung einer Elektromaschine realisiert wird, ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche der Getriebeeingang mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist. Die Anschlusswelle dient dann innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges der Anbindung an die Antriebsmaschine. Das Vorsehen der Trennkupplung hat dabei den Vorteil, dass im Zuge des rein elektrischen Fahrens eine Verbindung zur Antriebsmaschine unterbrochen werden kann, wodurch diese nicht mitgeschleppt wird. Die Trennkupplung ist dabei bevorzugt als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Lamellenkupplung, kann aber ebenso gut auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation, vorliegen.According to a further embodiment of the invention, which is realized in particular in combination with the aforementioned arrangement of an electric machine, a separating clutch is also provided, via which the transmission input to a connecting shaft is rotatably connected. The connecting shaft then serves within a motor vehicle drive train of the connection to the drive machine. The provision of the separating clutch has the advantage that in the course of purely electric driving a connection to the drive machine can be interrupted, so that they are not dragged. The separating clutch is preferably designed as a non-positive switching element, such as a multi-disc clutch, but may also be present as a positive switching element, such as a dog clutch or lock synchronization.
Generell kann dem Getriebe prinzipiell ein Anfahrelement vorgeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebeeingang des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.In general, the transmission can in principle be preceded by a starting element, for example a hydrodynamic torque converter or a friction clutch. This starting element can then also be part of the transmission and serves to design a start-up process by allowing a slip speed between the internal combustion engine and the transmission input of the transmission. In this case, one of the switching elements of the transmission or the possibly existing separating clutch can be designed as such a starting element by being present as a friction switching element. In addition, a freewheel to the transmission housing or to another shaft can in principle be arranged on each shaft of the transmission.
Des Weiteren können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe neben dem Hauptradsatz auch ein oder mehrere weitere Planetenradsätze vorgesehen sein, um die Anzahl an darstellbaren Gängen weiter zu erhöhen. So könnte dem Hauptradsatz ggf. ein Vorschaltradsatz vorgeschaltet sein.Furthermore, in the transmission according to the invention, in addition to the main gearset, one or more further planetary gear sets may be provided in order to further increase the number of speeds that can be displayed. Thus, if necessary, a transfer gearset could be connected upstream of the main gearset.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und ist dann zwischen einer insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist der Getriebeeingang des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Achsgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Achsgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.The transmission according to the invention is in particular part of a motor vehicle drive train and is then arranged between a drive motor of the motor vehicle designed in particular as an internal combustion engine and further components of the drive train following in the direction of power flow to drive wheels of the motor vehicle. Here, the transmission input of the transmission is either permanently non-rotatably coupled to a crankshaft of the internal combustion engine or connected via an intermediate disconnect clutch or a starting element with this, between the engine and transmission also a torsional vibration damper can be provided. On the output side, the transmission within the motor vehicle drive train is then preferably coupled to an axle drive of a drive axle of the motor vehicle, although here also a connection to a longitudinal differential may be present, via which a distribution takes place on a plurality of driven axles of the motor vehicle. The axle or the longitudinal differential can be arranged with the transmission in a common housing. Likewise, a torsional vibration damper can also be integrated into this housing.
Dass zwei Bauelemente des Getriebes „verbunden“ sind bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Verbindung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze oder auch Wellen oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt. Ggf. könnten die permanent miteinander verbundenen Bauelement dabei auch einstückig gestaltet sein.The fact that two components of the transmission are "connected" or "coupled" or "communicate with one another" means in the sense of the invention a permanent connection of these components, so that they can not rotate independently of one another. In this respect, no switching element is provided between these components, in which it may be elements of the planetary gear sets or shafts or a non-rotatable component of the transmission, but the corresponding components are rigidly coupled together. Possibly. The permanently interconnected component could also be designed in one piece.
Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar anknüpfenden Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.However, if a switching element is provided between two components of the transmission, then these components are not permanently rotatably coupled to each other, but a rotationally fixed coupling is made only by pressing the intermediate switching element. In this case, an actuation of the switching element in the sense of the invention means that the relevant switching element is transferred into a closed state and, as a result, the components directly connected thereto in their rotational movements equal to one another. In the case of an embodiment of the relevant switching element as a form-locking switching element on this directly rotatably interconnected components are running at the same speed, while in the case of a non-positive switching element can also exist after pressing desselbigen speed differences between the components. This intentional or unwanted state is still within the scope of the invention as a rotationally fixed connection referred to respective components via the switching element.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the main claim or the claims dependent thereon. It also results in ways to combine individual features, even if they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. The reference of the claims to the drawings by use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt; -
2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; -
4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung; -
5 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; -
6 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung; -
7 einen Drehzahlplan; -
8 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe ausden 2 bis 6 ; -
9 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; -
10 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer siebten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und -
11 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den9 und10 .
-
1 a schematic view of a motor vehicle drive train, in which a transmission according to the invention is used; -
2 a schematic view of a transmission according to a first embodiment of the invention; -
3 a schematic representation of a transmission according to a second embodiment of the invention; -
4 a schematic view of a transmission according to a third embodiment of the invention; -
5 a schematic representation of a transmission according to a fourth embodiment of the invention; -
6 a schematic view of a transmission according to a fifth embodiment of the invention; -
7 a speed plan; -
8th an exemplary circuit diagram of the transmission of the2 to6 ; -
9 a schematic view of a transmission according to a sixth embodiment of the invention; -
10 a schematic representation of a transmission according to a seventh embodiment of the invention; and -
11 an exemplary circuit diagram of the transmission of the9 and10 ,
Aus
Wie in
Der Hauptradsatz
Des Weiteren ist die in Drehzahlordnung dritte Welle
Die Schaltelemente
Die Planetenradsätze
Der Getriebeeingang
Ferner geht aus
Aus
Über die Elektromaschine
In
Wie in
Der erste Rückwärtsgang
Des Weiteren zeigt
Schließlich geht aus
Der in
Die in
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und einem guten Wirkungsgrad realisiert werden.By means of the embodiments according to the invention, a transmission with a compact design and a good efficiency can be realized.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- GG
- Getriebetransmission
- GGGG
- Drehfestes BauelementNon-rotating component
- HSHS
- Hauptradsatzmain gear
- P1P1
- Erster PlanetenradsatzFirst planetary gear set
- SO1SO1
- Sonnenrad des ersten PlanetenradsatzesSun gear of the first planetary gear set
- PR1PR1
- Planetenrad des ersten PlanetenradsatzesPlanetary gear of the first planetary gear set
- HO1HO1
- Hohlrad des ersten PlanetenradsatzesRing gear of the first planetary gear set
- P2P2
- Zweiter PlanetenradsatzSecond planetary gear set
- SO2SO2
- Sonnenrad des zweiten PlanetenradsatzesSun gear of the second planetary gear set
- PR12PR12
- radial innenliegendes Planetenrad des zweiten Planetenradsatzesradially inner planetary gear of the second planetary gear set
- PR22PR22
- radial außenliegendes Planetenrad des zweiten Planetenradsatzesradially outboard planetary gear of the second planetary gear set
- HO2HO2
- Hohlrad des zweiten PlanetenradsatzesRing gear of the second planetary gear set
- STST
- Stegweb
- W1W1
- Erste WelleFirst wave
- W2W2
- Zweite WelleSecond wave
- W3W3
- Dritte WelleThird wave
- W4W4
- Vierte WelleFourth wave
- W5W5
- Fünfte WelleFifth wave
- B1B1
- Erstes SchaltelementFirst switching element
- B2B2
- Zweites SchaltelementSecond switching element
- B3B3
- Drittes SchaltelementThird switching element
- K1K1
- Viertes SchaltelementFourth switching element
- K2K2
- Fünftes SchaltelementFifth switching element
- K3K3
- Sechstes SchaltelementSixth switching element
- SESE
- DoppelschaltelementContact set
- 11
- Erster VorwärtsgangFirst forward
- 22
- Zweiter VorwärtsgangSecond forward speed
- 33
- Dritter VorwärtsgangThird forward
- 44
- Vierter VorwärtsgangFourth forward
- 55
- Fünfter VorwärtsgangFifth forward speed
- 66
- Sechster VorwärtsgangSixth forward
- R1R1
- Erster RückwärtsgangFirst reverse
- R2 R2
- Zweiter RückwärtsgangSecond reverse
- GW1LV1
- Antriebswelledrive shaft
- GW1-ALevel 1-A
- Getriebeeingangtransmission input
- GW2GW2
- Abtriebswelleoutput shaft
- GW2-AGW2-A
- Getriebeausgangtransmission output
- EMEM
- Elektromaschineelectric machine
- SS
- Statorstator
- RR
- Rotorrotor
- ANAT
- Anschlusswelleconnecting shaft
- K0K0
- Trennkupplungseparating clutch
- VKMVKM
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- TSTS
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- AGAG
- Achsgetriebetransaxles
- DWDW
- Antriebsräderdrive wheels
- SSSS
- Stirnradstufespur gear
- SR1SR1
- Stirnradspur gear
- SR2SR2
- Stirnradspur gear
- EWEW
- Eingangswelleinput shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3131138 A1 [0002]DE 3131138 A1 [0002]
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-
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- 2016-10-26 DE DE102016221115.3A patent/DE102016221115A1/en not_active Withdrawn
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