DE102017216310A1 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), zwei Planetenradsätze (P1, P2) sowie zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, K4), wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, K4) unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar und zudem im Zusammenspiel mit der Elektromaschine (EM) unterschiedliche Betriebsmodi darstellbar sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G) und Verfahren zum Betreiben derselbigen.The invention relates to a transmission (G) for a motor vehicle, comprising an electric machine (EM), a drive shaft (GW1), an output shaft (GW2), two planetary gear sets (P1, P2) and at least five shift elements (K1, K2, K3, B1 , K4), wherein by selectively operating the at least five switching elements (K1, K2, K3, B1, K4) different gears between the drive shaft (GW1) and the output shaft (GW2) switchable and also in conjunction with the electric machine (EM) different modes of operation can be represented, and drive train for a motor vehicle with such a transmission (G) and method for operating derselbigen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle oder zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze angebunden ist.The invention relates to a transmission for a motor vehicle, comprising an electric machine, a drive shaft, an output shaft, and a first planetary gear set and a second planetary gear set, wherein the planetary gear sets each comprise a plurality of elements, wherein a first, a second, a third, a fourth and a fifth switching element are provided, and wherein a rotor of the electric machine is connected to the drive shaft, to the output shaft or at least one of the elements of the planetary gear sets.
Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle 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. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.In hybrid vehicles, transmissions are known which, in addition to a wheelset, also have one or more electric machines. The transmission is usually designed to be more continuous, d. H. There are several different ratios as gears between a drive shaft and an output shaft by operating corresponding switching elements switchable, this is preferably done automatically. Depending on the arrangement of the switching elements, these are clutches or brakes. The transmission is used to implement a traction power supply of a prime mover of the motor vehicle in terms of various criteria suitable. The gears of the transmission are usually used in conjunction with the at least one electric machine to represent a purely electric driving. Often, the at least one electric machine can also be incorporated in the transmission to display different modes of operation in different ways.
Aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.It is the object of the present invention to provide an alternative embodiment to the known from the prior art transmission for a motor vehicle, with which in a compact structure different operating modes can be displayed in a suitable manner.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug ist zudem Gegenstand von Anspruch 14. Des Weiteren haben die Ansprüche 15 und 16 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.This object is achieved on the basis of the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Des Weiteren ist ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle oder zumindest einem der Elemente der Planetenradsätze angebunden.According to the invention, a transmission comprises an electric machine, a drive shaft, an output shaft and a first planetary gear set and a second planetary gear set. The planetary gear sets comprise several elements, wherein a first, a second, a third, a fourth and a fifth switching element are provided by their selective actuation different power flow guides can be represented by switching different gears. Furthermore, a rotor of the electric machine is connected to the drive shaft, to the output shaft or at least one of the elements of the planetary gear sets.
Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.For the purposes of the invention, a "shaft" is understood to mean a rotatable component of the transmission via which associated components of the transmission are non-rotatably connected to one another or via which such a connection is produced upon actuation of a corresponding switching element. The shaft can connect the components axially or radially or both axially and radially with each other. Thus, the respective shaft can also be present as an intermediate piece, via which a respective component is connected radially, for example.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer Welle zu verstehen, die auf dieser Achse liegt.By "axial" in the context of the invention, an orientation in the direction of an axis is meant, along which the planetary gear sets are arranged coaxially to each other. By "radial" is then to be understood an orientation in the diameter direction of a shaft, which lies on this axis.
Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle bevorzugt axial an einem Ende des Getriebes liegt, an welchem auch eine Anschlussstelle der Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.Preferably, the output shaft of the transmission has a toothing, via which the output shaft is then operatively connected in the motor vehicle drive train with an axially parallel to the output shaft arranged differential gear. Here, the toothing is preferably provided at a connection point of the output shaft, said connection point of the output shaft is preferably axially located at one end of the transmission, on which a connection point of the drive shaft is provided. This type of arrangement is particularly suitable for use in a motor vehicle with a transversely oriented to the direction of travel of the motor vehicle drive train.
Die Planetenradsätze sind bevorzugt axial auf die Anschlussstelle der Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz und zweiter Planetenradsatz angeordnet. Im Sinne der Erfindung kann jedoch auch eine anderweitige Anordnung vorgenommen sein.The planetary gear sets are preferably arranged axially following the connection point of the drive shaft in the order of the first planetary gearset and the second planetary gearset. Within the meaning of the invention However, it can also be made a different arrangement.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und über das erste Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden kann. Die Abtriebswelle kann zudem mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes sowie über das dritte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Ferner stehen das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung, während das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements festgesetzt werden kann. Des Weiteren können über das fünfte Schaltelement entweder das erste Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden werden. Zudem ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt.The invention now includes the technical teaching that the drive shaft is rotatably connected to the first element of the second planetary gear set and can be rotatably connected via the first switching element with the output shaft in connection. The output shaft can also be non-rotatably connected by means of the second switching element with the second element of the first planetary gear set and the third switching element rotatably connected to the third element of the second planetary gear set. Furthermore, the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set are rotatably connected to each other, while the third element of the second planetary gear set can be fixed by means of the fourth switching element. Furthermore, either the first element and the third element of the second planetary gear set or the second element and the third element of the second planetary gear set can be rotatably connected to each other via the fifth switching element. In addition, the first element of the first planetary gear set is fixed.
Mit anderen Worten ist also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig drehfest miteinander in Verbindung stehen. Zudem ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt und wird damit ständig an einer Drehbewegung gehindert.In other words, therefore, the drive shaft is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first element of the second planetary gear set, while the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner. In addition, the first element of the first planetary gear set is permanently fixed and is thus constantly prevented from rotating.
Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die Antriebswelle drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung bringt. Ein Schließen des dritten Schaltelements zieht eine drehfeste Verbindung der Abtriebswelle und des dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes nach sich, während das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes festsetzt und damit an einer Drehbewegung hindert. Schließlich werden durch Schließen des fünften Schaltelements entweder das erste Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes oder das zweite Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden, was in beiden Fällen ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes zur Folge hat.Upon actuation of the first switching element, the drive shaft is rotatably connected to the output shaft, whereas the second switching element in the closed state, the output shaft and the second element of the first planetary gear rotatably connected to each other brings. A closing of the third switching element pulls a rotationally fixed connection of the output shaft and the third element of the second planetary gear set after, while the fourth switching element fixed in the closed state, the third element of the second planetary gear set and thus prevents a rotational movement. Finally, by closing the fifth switching element either the first element and the third element of the second planetary or the second element and the third element of the second planetary gear rotatably connected to each other, resulting in both cases, a blocking of the second planetary gear set.
Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Getriebes ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.A respective rotationally fixed connection of the rotatable components of the transmission is realized according to the invention preferably via one or more intermediate waves, which may also be present as a short intermediate pieces in spatially dense position of the components. In concrete terms, the components which are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner can each be present either as individual components which are connected to one another in a torque-proof manner or also in one piece. In the second-mentioned case, the respective components and the possibly existing shaft are then formed by a common component, wherein this is especially realized just when the respective components are spatially close to each other in the transmission.
Bei Komponenten des Getriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.In the case of components of the transmission which are only connected to one another by actuation of a respective switching element, a connection is likewise preferably realized via one or more intermediate shafts.
Ein Festsetzen erfolgt insbesondere durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement. Vorliegend ist dabei das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt und damit auch ständig drehfest mit der stillstehenden Komponente verbunden.A setting is carried out in particular by non-rotatable connection with a non-rotatable component of the transmission, which is preferably a permanently stationary component, preferably a housing of the transmission, a part of such a housing or a rotatably connected thereto component. In the present case, the first element of the first planetary gear set is permanently fixed and therefore also permanently connected non-rotatably to the stationary component.
Bei dem Getriebe liegen das erste, das zweite, das dritte und das fünfte Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen, rotierbaren Komponenten des Getriebes ggf. in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden. Hingegen ist das vierte Schaltelement als Bremse ausgebildet, die im betätigten Zustand die zugehörige Komponente festsetzt und damit an einer Drehbewegung hindert.In the case of the transmission, the first, second, third and fifth shifting elements are in the form of clutches which, when actuated, respectively match the respective rotatable components of the transmission with each other in their rotational movements and subsequently connect them to one another in a torque-proof manner. By contrast, the fourth switching element is designed as a brake, which fixes the associated component in the actuated state and thus prevents it from rotating.
Bevorzugt sind das erste, das zweite und das dritte Schaltelement axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet, wobei hierbei insbesondere das zweite Schaltelement axial benachbart zum ersten Planetenradsatz liegt und hierauf dann axial zunächst das dritte Schaltelement und dann das erste Schaltelement folgen. Dagegen sind das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement bevorzugt axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen, wobei hierbei insbesondere das fünfte Schaltelement axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz und dem vierten Schaltelement liegt.Preferably, the first, the second and the third switching element are arranged axially between the first planetary gear set and the second planetary gear set, in which case in particular the second switching element lies axially adjacent to the first planetary gear set and then axially follow first the third switching element and then the first switching element. In contrast, the fourth switching element and the fifth switching element are preferably provided axially on one of the connection point of the drive shaft facing away side of the second planetary gear, in which case in particular the fifth switching element is axially between the second planetary gear set and the fourth switching element.
Antriebsseitig kann zudem eine Trennkupplung vorgesehen sein, die im betätigten Zustand die Antriebswelle drehfest mit einer Anschlusswelle verbindet, welche wiederum mit der dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine gekoppelt ist. Diese Trennkupplung kann dabei prinzipiell als kraftschlüssiges oder auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, liegt aber besonders bevorzugt als Reibungskupplung vor.On the drive side may also be provided a separating clutch, which rotatably connected in the actuated state, the drive shaft with a connecting shaft, which in turn with the transmission upstream drive machine is coupled. This separating clutch can in principle be designed as a non-positive or as a form-locking switching element, but is particularly preferred as a friction clutch.
Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.Overall, an inventive transmission is characterized by a compact design, low component loads, good gear efficiency and low losses.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können vier Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch selektives Schließen von je zwei Schaltelementen realisiert werden. Hierbei ergibt sich ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements, während ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements darstellbar ist. Ferner kann ein dritter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Betätigen des zweiten und des fünften Schaltelements geschaltet werden. Schließlich ergibt sich ein vierter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des zweiten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements, in einer vierten Variante durch Betätigen des ersten und des fünften Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements.In the transmission according to the invention four gears between the drive shaft and the output shaft can be realized by selectively closing two switching elements. This results in a first gear between the drive shaft and the output shaft by operating the second and the fourth switching element, while a second gear between the input shaft and output shaft by closing the second and the third switching element can be displayed. Further, a third speed between the input shaft and the output shaft can be switched by operating the second and the fifth shift element. Finally, in a first variant, a fourth gear between drive shaft and output shaft results in closing the first and the second shift element in a second variant by actuating the first and the fourth shift element in a third variant by closing the first and the third shift element a fourth variant by operating the first and the fifth switching element and in a fifth variant by closing the third and the fifth switching element.
Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Dabei können Schaltungen zwischen den Gängen verwirklicht werden, bei welchen stets nur der Zustand von je zwei Schaltelementen zu verändern ist, indem eines der am vorhergehenden Gang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Ganges 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. In this case, circuits between the gears can be realized, in which always only the state of two switching elements is to be changed by opening one of the switching elements involved in the previous gear to open and another switching element to close the subsequent gear is close. This then has the consequence that a shift between the courses can proceed very quickly.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine ständig mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Beide Anordnungen der Elektromaschine in dem Getriebe sind jeweils vorteilhaft, da sich hierdurch jeweils unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen lassen:According to one embodiment of the invention, the rotor of the electric machine is permanently connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set. According to an alternative embodiment of the invention, the rotor of the electric machine is constantly connected to the second element of the first planetary gear set. Both arrangements of the electric machine in the transmission are each advantageous, since in each case different operating modes can be realized in a simple manner:
So kann ein erster Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden. Dabei ergibt sich dieser erste Gang durch Schließen des zweiten Schaltelements. Bei der ersten Variante der Erfindung, bei welcher der Rotor ständig mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wird der Rotor bei geschlossenem zweiten Schaltelement über den ersten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei eine Übersetzung des ersten Ganges dabei einer Übersetzung des dritten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht.Thus, a first gear between the rotor of the electric machine and the output shaft for a purely electric driving can be used. In this case, this first gear results by closing the second switching element. In the first variant of the invention, in which the rotor is permanently connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set, the rotor is coupled with the second switching element closed via the first planetary gear set to the output shaft, wherein a translation of the first Ganges thereby corresponds to a translation of the third, effective between the drive shaft and output shaft gear.
Bei der alternativen Variante der Erfindung, bei welcher der Rotor ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, findet dagegen bei Schließen des zweiten Schaltelements eine unmittelbare Verbindung des Rotors mit der Abtriebswelle statt. Dabei entspricht die Übersetzung des ersten Ganges der Übersetzung des vierten, zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges.In the alternative variant of the invention, in which the rotor is permanently connected to the second element of the first planetary gear set, on the other hand, when the second switching element is closed, a direct connection of the rotor to the output shaft takes place. In this case, the translation of the first gear corresponds to the translation of the fourth, effective between the drive shaft and output shaft gear.
Da für ein Fahren über eine dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stets noch ein weiteres Schaltelement zu schließen ist, kann bei beiden Varianten ein Fahren über die Elektromaschine dargestellt werden, ohne dass die Antriebsmaschine angekoppelt ist. Von diesem rein elektrischen Fahren kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang, in den zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang, in den dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges und in die erste Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da das zweite Schaltelement an jedem dieser Gänge beteiligt ist.Since a further switching element must always be closed for driving via a prime mover upstream of the transmission, in both variants driving over the electric machine can be represented without the prime mover being coupled. From this purely electric driving then the upstream prime mover in the first between the input and output shaft effective gear, in the second between the input and output shaft effective gear, in the third between the input and output shaft effective gear and in the first variant of the fourth between Input and output shaft effective gear each be started because the second switching element is involved in each of these gears.
Als weiterer Betriebsmodus kann bei beiden Varianten zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das fünfte Schaltelement geschlossen und damit eine Koppelung der Antriebswelle und damit auch der vorgeschalteten Antriebsmaschine mit der Elektromaschine hergestellt wird. Dabei ist die Elektromaschine bei der ersten Variante, bei welcher der Rotor ständig mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, dann direkt mit der Antriebswelle gekoppelt. Dagegen wird im Falle der zweiten Variante, bei welcher der Rotor ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung steht, eine Koppelung zur Antriebswelle über den ersten Planetenradsatz hergestellt. Gleichzeitig ist bei beiden Varianten dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden.As a further mode of operation can also be realized in both variants, a charging operation of an electrical energy storage by only the fifth switching element is closed and thus a coupling of the drive shaft and thus also the upstream drive machine is made with the electric machine. In this case, in the first variant, in which the rotor is permanently connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set, the electric machine is then directly coupled to the drive shaft. In contrast, in the case of the second variant in which the rotor is constantly in communication with the second element of the first planetary gear set, a coupling to the drive shaft via the first planetary gear set is made. At the same time in both variants, no frictional connection to the output shaft is made, so that the transmission in a neutral position located. Apart from a loading operation, this can also be used to start the preceding drive machine via the electric machine.
Alternativ dazu kann ein Ladebetrieb oder ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine aber auch durch Schließen des vierten Schaltelements realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelements ist die Antriebswelle bei der ersten Variante der Erfindung über den zweiten Planetenradsatz mit der Elektromaschine gekoppelt, wohingegen im Falle der zweiten Variante bei Betätigung des vierten Schaltelements beide Planetenradsätze zur Koppelung der Antriebswelle mit der Elektromaschine genutzt werden.Alternatively, a charging operation or starting the upstream drive machine but also by closing the fourth switching element can be realized. For in the closed state of the fourth switching element, the drive shaft is coupled in the first variant of the invention via the second planetary gear with the electric machine, whereas in the case of the second variant upon actuation of the fourth switching element both planetary gear sets are used to couple the drive shaft with the electric machine.
Da die Elektromaschine im geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, können zudem Lastschaltungen verwirklicht werden, bei welchen im Zuge der Schaltungen jeweils ein Abstützen über die Elektromaschine stattfinden kann. Dabei kann die Synchronisation des bei einer Schaltung zu schließenden Schaltelements durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine oder durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem eine Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden. Konkret können dabei Schaltungen zwischen dem ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang unter Last bei geschlossenem zweiten Schaltelement verwirklicht werden. Gleiches ist bei Lastschaltungen zwischen dem zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und dem dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang möglich. Ferner können Lastschaltungen zwischen dem dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges im geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements dargestellt werden.Since the electric machine is coupled in the closed state of the second switching element to the output shaft, also load circuits can be realized, in which in each case a support via the electric machine can take place in the course of the circuits. In this case, the synchronization of the closing element to be closed in a circuit element by speed control of the upstream drive machine or by synchronized switching elements or by another, separate synchronization device, such as a transmission brake or a further electric machine. If on the drive side of the drive shaft also provided a disconnect clutch, the inertial mass of the upstream drive machine can be disconnected during synchronization. Specifically, circuits between the first gear active between the input and output shafts and the second gear operating between the input and output shafts can be realized under load when the second shift element is closed. The same is possible in load circuits between the second between the input and output shaft effective gear and the third between the input and output shaft effective gear. Furthermore, load circuits between the third between the input and output shaft effective gear and the first variant of the fourth between the input and output shaft effective gear in the closed state of the second switching element can be represented.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann bei beiden Varianten zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des vierten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das zweite Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des vierten Ganges in die vierte Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, zweite Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, fünfte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt. Ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle antriebsseitig mit einer Anschlusswelle verbunden werden kann, kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine zudem in der vierten Variante des vierten Ganges abgekoppelt werden. Letzteres ist sinnvoll, wenn auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein Rekuperieren über die Elektromaschine erfolgen soll und dabei die Antriebsmaschine abzukoppeln und abzuschalten ist.The transmission according to the invention can also be operated in both variants, so that when driving a speed reduction of the electric machine is achieved. So can be driven first hybrid in the first variant of the fourth gear by either the second switching element initially remains closed after a torque-assisted via the electric machine circuit from third to fourth gear or after a states of the prime mover in the fourth gear. But now to lower a speed of the electric machine in fourth gear at higher speeds, can be switched from the first variant of the fourth gear in the fourth variant of the fourth gear, since the rotor of the electric machine has a lower speed than in the first variant of the fourth Ganges. This switching takes place while maintaining the traction over the upstream prime mover. First, while the load-free, second switching element is designed and subsequently loaded the load-free fifth switching element, wherein the speed adjustment takes place by speed control of the electric machine. If, in addition, a separating clutch is provided, via which the drive shaft can be connected on the drive side to a connecting shaft, the upstream drive machine can also be decoupled in the fourth variant of the fourth gear. The latter makes sense, even if from higher speeds out a recuperation on the electric machine should be done while decoupling the prime mover and off.
Unter einer „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine mit der jeweiligen Komponente des Getriebes ist im Sinne der Erfindung eine Koppelung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Diese Verbindung besteht dabei bei der ersten Variante der Erfindung permanent zwischen dem Rotor und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes, wohingegen bei der zweiten Variante der Erfindung eine ständige Verbindung des Rotors zum zweiten Element des ersten Planetenradsatzes hergestellt ist. Dabei kann die Elektromaschine jeweils entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit der oder den Komponenten verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser bzw. diesen gekoppelt sein, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenradstufe ausgeführt sein.A "connection" of the rotor of the electric machine with the respective component of the transmission is to be understood in the context of the invention, a coupling between them, so that prevails between the rotor of the electric machine and the respective component a constant speed dependence. This connection consists in the first variant of the invention permanently between the rotor and the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear, whereas in the second variant of the invention, a permanent connection of the rotor to the second element of the first planetary gear set is made. In this case, the electric machine can each be arranged either coaxially with the planetary gear sets or off-axis lying to them. In the former case, the rotor of the electric machine can either be directly rotatably connected to the one or more components or coupled via one or more intermediate gear ratios with this or this, the latter allows a more favorable design of the electric machine with higher speeds and lower torque. The at least one ratio stage can be embodied as a spur gear and / or as a planetary gear.
Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu den Planetenradsätzen vorgesehen, so erfolgt eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können hierbei auch im Einzelnen entweder als Stirnradstufe oder als Planetenstufe realisiert sein. Bei einem Zugmitteltrieb kann es sich entweder um einen Riemen- oder einen Kettentrieb handeln.If, however, the electric machine is provided offset in the axial direction with respect to the planetary gear sets, then a coupling takes place via one or more intermediate gear ratios and / or a traction drive. The one or more translation stages can also be realized in detail either as a spur gear or as a planetary stage. A traction drive may be either a belt drive or a chain drive.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist genau eine Elektromaschine vorgesehen, welche zum Antrieb der Abtriebswelle eingerichtet ist. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Getriebe also lediglich eine Elektromaschine auf, die auch als Antrieb der Abtriebswelle fungieren kann, wobei diese dann eben bevorzugt ständig mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes oder aber ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass somit ein kompakter Aufbau und ein niedriger Herstellungsaufwand des Getriebes verwirklicht werden kann. According to a further embodiment possibility of the invention exactly one electric machine is provided, which is set up to drive the output shaft. In this case, the transmission according to the invention therefore has only one electric machine, which can also act as a drive of the output shaft, which then just preferably constantly with the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set or constantly with the second element of first planetary gear set is connected. This has the advantage that thus a compact design and a low production cost of the transmission can be realized.
Alternativ dazu kann eine zweite Elektromaschine vorgesehen sein, deren Rotor mit der Antriebswelle ständig verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Funktionalität des Getriebes weiter erhöht werden.Alternatively, a second electric machine may be provided, whose rotor is permanently connected to the drive shaft. By such a configuration, the functionality of the transmission can be further increased.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann die Abtriebswelle mittels eines sechsten Schaltelements zudem drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Es ist in diesem Fall also ein weiteres, sechstes Schaltelement vorgesehen, welches im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes sowie das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Besonders bevorzugt ist dieses sechste Schaltelement dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen und liegt hierbei insbesondere axial zwischen dem zweiten Schaltelement und dem dritten Schaltelement.According to a further embodiment of the invention, the output shaft can also be non-rotatably connected by means of a sixth switching element with the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set. It is thus provided in this case a further, sixth switching element, which in the closed state, the output shaft and the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear rotatably connected to each other. Particularly preferably, this sixth switching element is provided axially between the first planetary gear set and the second planetary gear set and in this case lies in particular axially between the second switching element and the third switching element.
Durch Vorsehen des zusätzlichen, sechsten Schaltelements können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dann weitere Varianten des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden. So ergibt sich der vierte zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang in einer sechsten Variante durch Schließen des ersten und des sechsten Schaltelements, in einer siebten Variante durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements sowie in einer achten Variante durch Schließen des fünften und des sechsten Schaltelements. Schließlich kann noch ein Zusatzgang durch Betätigen des vierten und des sechsten Schaltelements dargestellt werden.By providing the additional, sixth switching element, further variants of the fourth gear operating between the input and output shafts can then be realized in the transmission according to the invention. Thus, the fourth gear between the input and output shaft effective in a sixth variant by closing the first and the sixth switching element, in a seventh variant by operating the third and sixth switching element and in an eighth variant by closing the fifth and the sixth switching element , Finally, an additional gear can be represented by actuating the fourth and the sixth switching element.
Darüber hinaus kann, bei Anbindung des Rotors der Elektromaschine entweder an das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes oder an das zweite Element des ersten Planetenradsatzes, zudem ein zweiter Gang realisiert werden, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist. Dieser zweite Gang wird dabei durch Schließen des sechsten Schaltelements geschaltet, so dass die Elektromaschine dann bei der Variante, bei welcher der Rotor ständig mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Ist dagegen der Rotor der Elektromaschine bei der zweiten Variante ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, so wird im zweiten Gang bei geschlossenem sechsten Schaltelement eine Koppelung des Rotors mit der Abtriebswelle über den ersten Planetenradsatz dargestellt.In addition, when connecting the rotor of the electric machine either to the third element of the first planetary gear and the second element of the second planetary gear or to the second element of the first planetary gear, also a second gear can be realized, which between the rotor of the electric machine and the output shaft is effective. This second gear is thereby switched by closing the sixth switching element, so that the electric machine is then coupled directly to the output shaft in the variant in which the rotor is continuously connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set. If, on the other hand, the rotor of the electric machine in the second variant is permanently connected to the second element of the first planetary gear set, a coupling of the rotor to the output shaft via the first planetary gear set is shown in second gear when the sixth switching element is closed.
Ausgehend vom zweiten Gang kann dann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die sechste, die siebte oder die achte Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden, da das sechste Schaltelement auch an jedem dieser Gänge beteiligt ist.Starting from the second gear then a states of the upstream prime mover in the sixth, the seventh or the eighth variant of the fourth between the input and output shaft effective gear can be realized because the sixth switching element is involved in each of these courses.
Ferner kann das erfindungsgemäße Getriebe bei Vorsehen des sechsten Schaltelements des Weiteren so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das vierte Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des vierten Ganges in die sechste Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine eine geringere Drehzahl aufweist, als in der ersten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine. Zunächst wird dabei das lastfreie, zweite Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, sechste Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.Furthermore, when the sixth switching element is provided, the transmission according to the invention can furthermore be operated in such a way that a speed reduction of the electric machine is achieved during driving. So can be driven first hybrid in the first variant of the fourth between the input and output shaft effective gear by the fourth switching element initially closed either by a torque-assisted via the electric machine circuit from third to fourth gear or after a states of the prime mover remains. But now to lower a speed of the electric machine in fourth gear at higher speeds, can be switched from the first variant of the fourth gear in the sixth variant of the fourth gear, since the rotor of the electric machine has a lower speed than in the first variant of the fourth gear. This switching takes place while maintaining the traction over the upstream prime mover. First, the load-free, second switching element is initially designed and subsequently loaded the load-free, sixth switching element, wherein the speed adjustment takes place by speed control of the electric machine.
Dabei ist zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine keine Trennkupplung erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der sechsten Variante des vierten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des ersten Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist.In this case, to decouple the upstream drive machine no clutch is required because the upstream drive machine can be decoupled in the sixth variant of the fourth, effective between the input and output shaft gear by opening the first switching element. As a result, the second gear is then realized, which is effective between the rotor of the electric machine and the output shaft.
Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang in den dritten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden. Dazu muss zunächst von der sechsten Variante des vierten Ganges in die erste Variante des vierten Ganges gewechselt werden, wobei hierbei über die vorgeschaltete Antriebsmaschine die Zugkraft durch das geschlossene, erste Schaltelement aufrechterhalten wird. Da das zweite Schaltelement bei der ersten Variante des vierten Ganges und auch beim dritten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang jeweils geschlossen ist, kann in der Folge eine Rückschaltung durchgeführt werden.In addition, when the vehicle is slowing down a downshift from the fourth, effective between the input and output shaft gear in the third, be prepared between the input and output shaft effective gear. For this purpose, it is first necessary to change from the sixth variant of the fourth gear to the first variant of the fourth gear, in which case the traction force is maintained by the closed, first shifting element via the upstream drive machine. Since the second switching element in the first variant of the fourth gear and also in the third, between the input and output shaft effective gear is closed in each case, a downshift can be performed in the sequence.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein oder sind mehrere Schaltelemente jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert. Hierbei ist das jeweilige Schaltelement bevorzugt entweder als Klauenschaltelement oder als Sperrsynchronisation ausgeführt. Formschlüssige Schaltelemente haben gegenüber kraftschlüssigen Schaltelementen den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringerer Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen.In a further development of the invention, one or more switching elements are each realized as a form-locking switching element. In this case, the respective switching element is preferably designed either as a claw switching element or as a blocking synchronization. Form-locking switching elements have the advantage over non-positive switching elements that occur in the open state lower drag losses, so that it is possible to achieve a better efficiency of the transmission. In particular, in the transmission according to the invention all switching elements are realized as form-fitting switching elements, so that the lowest possible drag losses can be achieved.
Die beiden Planetenradsätze können, sofern es eine Anbindung der einzelnen Elemente ermöglicht, im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt. Ein Minus-Planetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.The two planetary gear sets, if it allows a connection of the individual elements, each present in the invention as a minus planetary gear set, wherein it is a sun gear at the first element of each planetary gear, at the second element of the respective planetary gear around a planet web in the third element of the respective planetary gear set is a ring gear. A minus planetary set is composed in a manner known in principle to the person skilled in the art from the elements sun gear, planet carrier and ring gear, wherein the planet carrier at least one, but preferably several planetary gears rotatably mounted, in each case with both the sun gear, and the combing the surrounding ring gear.
Alternativ dazu könnten aber einer oder auch beide Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der jeweiligen Elemente zulässt, als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.Alternatively, but one or both planetary gear sets, if it allows the connection of the respective elements, as a plus-planetary gear, wherein it is the first element of the respective planetary gear then a sun gear, in the second element of the respective planetary gear around a ring gear and the third element of the respective planetary gear set is a planetary land. In a plus-planetary gear set the elements sun gear, ring gear and planetary gear are also present, the latter at least one pair of planetary leads, in which one planetary gear with the inner sun gear and the other planet gear meshing with the surrounding ring gear, and the planet gears mesh with each other.
Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren. Bevorzugt ist aber der erste Planetenradsatz als Minus-Planetensatz realisiert, während der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetensatz vorliegt.Where there is a connection of the individual elements, a minus planetary gear set can be converted into a plus-planetary gear set, in which case compared to the design as a minus planetary gear set the Hohlrad- and the Planetensteganbindung to swap with each other, and a Getriebestandübersetzung is to increase by one. Conversely, a plus planetary gear set could be replaced by a minus planetary gear set, if the connection of the elements of the transmission makes this possible. In this case, compared to the plus planetary gear set, the ring gear and the planet web connection would then also have to be exchanged with each other, as well as a transmission gear ratio reduced by one. Preferably, however, the first planetary gear set is implemented as a minus planetary gear set, while the second planetary gear set is present as a plus-planetary gear set.
In Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei Schaltelemente zu je einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem je ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus einerseits das eine Schaltelement und andererseits das andere Schaltelement des jeweiligen Schaltelementpaares betätigt werden kann. Dies ist dabei bei Schaltelementen des Getriebes realisiert, die eine gemeinsame Welle aufweisen und nicht gleichzeitig in einem Gang betätigt sind, und hat den Vorteil, dass dadurch die Anzahl an Betätigungselementen reduziert und damit der Herstellungsaufwand vermindert werden kann.In a further development of the invention, at least two switching elements are each combined into a pair of switching elements, which is associated with one actuating element, wherein on the one actuating element from a respective neutral position on the one hand the one switching element and on the other hand, the other switching element of the respective switching element pair can be actuated. This is realized in switching elements of the transmission, which have a common shaft and are not simultaneously operated in one gear, and has the advantage that thereby reduces the number of actuators and thus the manufacturing cost can be reduced.
Je nach konkreter Ausgestaltung des Getriebes können dabei das erste und das dritte Schaltelement und/oder das vierte und das fünfte Schaltelement und/oder das zweite und das sechste Schaltelement und/oder das erste und das fünfte Schaltelement und/oder das dritte und das vierte Schaltelement paarweise zusammengefasst sein und über je ein gemeinsames Betätigungselement verfügen.Depending on the specific embodiment of the transmission, the first and the third switching element and / or the fourth and the fifth switching element and / or the second and the sixth switching element and / or the first and the fifth switching element and / or the third and the fourth switching element be combined in pairs and each have a common actuator.
Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, 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 der Antriebswelle 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 the context of the invention, the transmission can 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 drive shaft 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.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybridfahrzeug und ist dann zwischen einer insbesondere als Verbrennungskraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe 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 Differentialgetriebe 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 for a hybrid vehicle and is then arranged between a designed in particular as an internal combustion engine engine of the motor vehicle and other, in the direction of power flow to drive wheels of the motor vehicle following components of the drive train. Here, the drive shaft of the transmission is either permanently 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 internal combustion 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 a differential gear 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 differential gear 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 drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.The fact that two components of the transmission are non-rotatably "connected" or "coupled" or "communicate with one another" means, for the purposes of the invention, a permanent coupling of these components, so that they can not rotate independently of each other. In this respect, no switching element is provided between these components, in which it may be elements of the planetary gear sets and / or shafts and / or a non-rotatable component of the transmission, but the corresponding components are rigidly coupled together.
Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen 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 angekoppelten 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.If, by contrast, a switching element is provided between two components, then these components are not permanently coupled to one another in a rotationally fixed manner, but instead a rotationally fixed coupling is made by actuating 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 coupled to it 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 referred to in the context of the invention as a rotationally fixed connection of the 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 bis5 jeweils eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend je einer Ausführungsform der Erfindung; -
6 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe ausden 2 bis5 ; -
7 bis10 jeweils eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend je einer Ausführungsform der Erfindung; -
11 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den7 bis10 ; und -
12 bis17 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe ausden 2 bis5 und7 bis10 .
-
1 a schematic view of a motor vehicle drive train, in which a transmission according to the invention is used; -
2 to5 in each case a schematic view of a transmission according to an embodiment of the invention; -
6 an exemplary circuit diagram of the transmission of the2 to5 ; -
7 to10 in each case a schematic view of a transmission according to an embodiment of the invention; -
11 an exemplary circuit diagram of the transmission of the7 to10 ; and -
12 to17 in each case a schematic representation depending on a modification possibility of the transmission from the2 to5 and7 to10 ,
Aus
Im vorliegenden Fall liegt also der erste Planetenradsatz
Sofern es die Anbindung zulässt, könnte der erste Planetenradsatz
Wie in
Eine Antriebswelle GW
Wie zudem in
Sowohl die Antriebswelle
Wie zudem aus
Hingegen sind das vierte Schaltelement
Die Elektromaschine
Zudem geht aus
Des Weiteren geht aus
In
Wie in
Des Weiteren ergibt sich ein vierter, zwischen der Antriebswelle
Obwohl die Schaltelemente
Die Getriebe
In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang
Des Weiteren kann durch Schließen des fünften Schaltelements
Darüber hinaus kann eine Lade-oder Startfunktion auch durch Schließen des vierten Schaltelements
Als weiterer Betriebsmodus kann zudem eine Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt
Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine
Ferner zeigt
Ferner ist in
Zudem geht aus
In
Auch bei den Getrieben
Dagegen bewirkt das Betätigen des sechsten Schaltelements
Ausgehend vom zweiten Gang
Darüber hinaus kann bei den Getriebe
Zudem kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang
Schließlich zeigen noch die
Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach
Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach
Vorliegend ist der Planetensteg
Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit aus
Des Weiteren zeigt
Wie in
Schließlich zeigt noch
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.By means of the embodiments according to the invention, a transmission with a compact design and with good efficiency can be realized.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- GG
- Getriebetransmission
- RSRS
- Radsatzwheelset
- GGGG
- Drehfestes BauelementNon-rotating component
- P1P1
- Erster PlanetenradsatzFirst planetary gear set
- E11E11
- Erstes Element des ersten PlanetenradsatzesFirst element of the first planetary gear set
- E21E21
- Zweites Element des ersten PlanetenradsatzesSecond element of the first planetary gear set
- E31E31
- Drittes Element des ersten PlanetenradsatzesThird element of the first planetary gear set
- P2P2
- Zweiter PlanetenradsatzSecond planetary gear set
- E12E12
- Erstes Element des zweiten PlanetenradsatzesFirst element of the second planetary gear set
- E22E22
- Zweites Element des zweiten PlanetenradsatzesSecond element of the second planetary gear set
- E32E32
- Drittes Element des zweiten PlanetenradsatzesThird element of the second planetary gear set
- K1K1
- Erstes SchaltelementFirst switching element
- K2K2
- Zweites SchaltelementSecond switching element
- K3K3
- Drittes SchaltelementThird switching element
- B1B1
- Viertes SchaltelementFourth switching element
- K4K4
- Fünftes SchaltelementFifth switching element
- K5K5
- Sechstes SchaltelementSixth switching element
- SP1SP1
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- SP2SP2
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- SP3SP3
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- 11
- Erster GangFirst course
- 22
- Zweiter GangSecond gear
- 33
- Dritter GangThird gear
- 4.14.1
- Vierter GangFourth gear
- 4.24.2
- Vierter GangFourth gear
- 4.34.3
- Vierter GangFourth gear
- 4.44.4
- Vierter GangFourth gear
- 4.54.5
- Vierter GangFourth gear
- 4.64.6
- Vierter GangFourth gear
- 4.74.7
- Vierter GangFourth gear
- 4.84.8
- Vierter GangFourth gear
- Z1Z1
- Zusatzgangadditional transition
- E1E1
- erster Gangfirst course
- E2E2
- zweiter Gangsecond gear
- EDA-REDA-R
- Anfahrfunktion für RückwärtsfahrtStart-up function for reversing
- GW1LV1
- Antriebswelledrive shaft
- GW1-ALevel 1-A
- Anschlussstellejunction
- GW2GW2
- Abtriebswelleoutput shaft
- GW2-AGW2-A
- Anschlussstellejunction
- ANAT
- Anschlusswelleconnecting shaft
- EMEM
- Elektromaschineelectric machine
- SS
- Statorstator
- RR
- Rotorrotor
- SRSSRS
- Stirnradstufespur gear
- SR1SR1
- Stirnradspur gear
- SR2SR2
- Stirnradspur gear
- PSPS
- Planetenstufeplanetary stage
- HOHO
- Hohlradring gear
- PTPT
- Planetenstegplanet spider
- PRPR
- Planetenradplanet
- PR1PR1
- Planetenradplanet
- PR2PR2
- Planetenradplanet
- SOSO
- Sonnenradsun
- ZTZT
- Zugmitteltriebtraction drive
- VKMVKM
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- TSTS
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- AGAG
- Differentialgetriebedifferential gear
- DWDW
- Antriebsräderdrive wheels
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013013947 A1 [0003]DE 102013013947 A1 [0003]
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-
2017
- 2017-09-14 DE DE102017216310.0A patent/DE102017216310B4/en active Active
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