DE102017216310B4 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2), wobei die Planetenradsätze (P1, P2) jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) umfassen, wobei ein erstes (K1), ein zweites (K2), ein drittes (K3), ein viertes (B1) und ein fünftes Schaltelement (K4) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) an der Antriebswelle (GW1), an der Abtriebswelle (GW2) oder zumindest einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32) der Planetenradsätze (P1, P2) angebunden ist, wobei- die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem ersten Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden und über das erste Schaltelement (K1) direkt drehfest mit der Abtriebswelle (GW2) in Verbindung bringbar ist,- die Abtriebswelle (GW2) zudem mittels des zweiten Schaltelements (K2) direkt drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) sowie über das dritte Schaltelement (K3) direkt drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist,- das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander in Verbindung stehen,- das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mittels des vierten Schaltelements (B1) durch drehfestes Verbinden mit einer permanent stillstehenden Komponente des Getriebes (G) festsetzbar ist,- über das fünfte Schaltelement (K4) entweder das erste Element (E12) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) oder das zweite Element (E22) und das dritte Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander verbindbar sind,- und das erste Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) festgesetzt ist.Transmission (G) for a motor vehicle, comprising an electric machine (EM), a drive shaft (GW1), an output shaft (GW2), and a first planetary gear set (P1) and a second planetary gear set (P2), the planetary gear sets (P1, P2) each include several elements (E11, E21, E31, E12, E22, E32), a first (K1), a second (K2), a third (K3), a fourth (B1) and a fifth switching element (K4) being provided are, and wherein a rotor (R) of the electric machine (EM) on the drive shaft (GW1), on the output shaft (GW2) or at least one of the elements (E11, E21, E31, E12, E22, E32) of the planetary gear sets (P1, P2). Output shaft (GW2) is also directly rotationally fixed to the second element (E21) of the first planetary gear set (P1) by means of the second switching element (K2) and directly rotationally fixed to the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) via the third switching element (K3). can be connected, - the third element (E31) of the first planetary gear set (P1) and the second element (E22) of the second planetary gear set (P2) are connected to one another in a rotationally fixed manner, - the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) by means of the fourth switching element (B1) can be fixed by non-rotatably connecting it to a permanently stationary component of the transmission (G), - via the fifth switching element (K4) either the first element (E12) and the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) or the second element (E22) and the third element (E32) of the second planetary gear set (P2) can be connected to one another in a rotationally fixed manner, and the first element (E11) of the first planetary gear set (P1) is fixed.
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, as well as a first planetary gear set and a second planetary gear set, the planetary gear sets each comprising a plurality of elements, 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 set of wheels, also have one or more electric machines. The transmission is usually designed to have multiple gears, i.e. H. Several different transmission ratios can be switched as gears between a drive shaft and an output shaft by actuating corresponding switching elements, and this is preferably carried out automatically. Depending on the arrangement of the switching elements, these are clutches or brakes. The transmission is used to appropriately implement the tractive power offered by a drive engine of the motor vehicle with regard to various criteria. The gears of the transmission are usually also used in interaction with the at least one electric machine to represent purely electric driving. The at least one electric machine can often also be integrated in the transmission in different ways to represent different operating modes.
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 create an alternative embodiment to the transmission for a motor vehicle known from the prior art, with which different operating modes can be represented in a suitable manner with a compact structure.
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 task is solved based on 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 include several elements, with a first, a second, a third, a fourth and a fifth switching element being provided, through the selective actuation of which different power flow routings 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 to be understood as meaning a rotatable component of the transmission, via which associated components of the transmission are connected to one another in a rotationally fixed manner or via which such a connection is established when a corresponding switching element is actuated. The shaft can connect the components to one another axially or radially or both axially and radially. 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.For the purposes of the invention, “axial” means an orientation in the direction of an axis along which the planetary gear sets are arranged coaxially with one another. “Radial” then means an orientation in the diameter direction of a shaft that 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.The output shaft of the transmission preferably has teeth, via which the output shaft is then in operative connection in the motor vehicle drive train with a differential gear arranged axially parallel to the output shaft. Here, the toothing is preferably provided at a connection point of the output shaft, this connection point of the output shaft preferably being located axially at one end of the transmission, at which a connection point of the drive shaft is also provided. This type of arrangement is particularly suitable for use in a motor vehicle with a drive train aligned transversely to the direction of travel of the motor vehicle.
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 first planetary gear set and second planetary gear set. However, within the meaning of the invention, a different arrangement can also be made.
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 connected in a rotationally fixed manner to the first element of the second planetary gear set and can be connected in a rotationally fixed manner to the output shaft via the first switching element. The output shaft can also be non-rotatably connected to the second element of the first planetary gear set by means of the second switching element and non-rotatably connected to the third element of the second planetary gear set via the third switching element. Furthermore, the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set are connected to one another in a rotationally fixed manner, 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 connected to one another in a rotationally fixed manner 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, the drive shaft is permanently connected to the first element of the second planetary gear set in a rotationally fixed manner, while the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set are constantly 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 therefore 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.When the first switching element is actuated, the drive shaft is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner, whereas the second switching element, in the closed state, brings the output shaft and the second element of the first planetary gear set into connection with one another in a rotationally fixed manner. Closing the third switching element results in a rotationally fixed connection of the output shaft and the third element of the second planetary gear set, while the fourth switching element in the closed state fixes the third element of the second planetary gear set and thus prevents it from rotating. Finally, by closing the fifth switching element, 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 are connected to one another in a rotationally fixed manner, which in both cases results in the second planetary gear set becoming blocked.
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.According to the invention, a respective rotation-proof connection of the rotatable components of the transmission is preferably implemented via one or more intermediate shafts, which can also be present as short intermediate pieces if the components are in a spatially close position. Specifically, the components that are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner can each be present either as individual components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or in one piece. In the second-mentioned case, the respective components and the shaft, if any, are formed by a common component, this being achieved in particular when the respective components in the transmission are spatially close to one another.
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.For components of the transmission that are only connected to one another by actuating a respective switching element, a connection is also preferably implemented 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.Fixing is carried out in particular by a rotationally fixed connection to a rotationally fixed 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 component connected to it in a rotationally fixed manner. In the present case, the first element of the first planetary gear set is permanently fixed and is therefore constantly connected to the stationary component in a rotationally fixed manner.
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 transmission, the first, the second, the third and the fifth switching element are present as clutches, which, when actuated, adjust the rotational movements of the associated rotatable components of the transmission and then connect them to one another in a rotationally fixed manner. On the other hand, the fourth switching element is designed as a brake, which in the actuated state fixes the associated component 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.The first, the second and the third switching elements are preferably arranged axially between the first planetary gear set and the second planetary gear set, in which case in particular the second switching element is axially adjacent to the first planetary gear set and this is then followed axially first by the third switching element and then the first switching element. In contrast, the fourth switching element and the fifth switching element are preferably axially on a side of the second planetary gear set that is remote from the connection point of the drive shaft zes provided, in which case in particular the fifth switching element lies 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, a separating clutch can also be provided, which in the actuated state connects the drive shaft in a rotationally fixed manner to a connecting shaft, which in turn is coupled to the drive machine connected upstream of the transmission. This separating clutch can in principle be designed as a non-positive or positive switching element, but is particularly preferably in the form of a friction clutch.
Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.Overall, a transmission according to the invention is characterized by a compact design, low component loads, good gearing 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 can be achieved between the drive shaft and the output shaft by selectively closing two shift elements each. This results in a first gear between the drive shaft and the output shaft by actuating the second and fourth switching elements, while a second gear between the drive shaft and the output shaft can be achieved by closing the second and third switching elements. Furthermore, a third gear can be switched between the input shaft and the output shaft by actuating the second and fifth switching elements. Finally, a fourth gear results between the drive shaft and the output shaft in a first variant by closing the first and second switching elements, in a second variant by actuating the first and fourth switching elements, in a third variant by closing the first and third switching elements, in a fourth variant by actuating the first and fifth switching elements and in a fifth variant by closing the third and fifth switching elements.
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 for the planetary gear sets, a series of ratios suitable for use in a motor vehicle is achieved. Shifts between the gears can be implemented in which only the state of two shift elements each has to be changed by opening one of the shift elements involved in the previous gear and closing another shift element to represent the subsequent gear. This also means that switching between gears can happen 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:
- 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.
- A first gear between the rotor of the electric machine and the output shaft can be used for purely electric driving. This first gear results from closing the second switching element. In the first variant of the invention, in which the rotor is constantly 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 to the output shaft via the first planetary gear set when the second switching element is closed, with a translation of the first Gear corresponds to a translation of the third gear effective between the drive shaft and output shaft.
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 constantly connected to the second element of the first planetary gear set, on the other hand, when the second switching element is closed, the rotor is directly connected to the output shaft. The ratio of the first gear corresponds to the ratio of the fourth gear, which is effective between the drive shaft and the output shaft.
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 always has to be closed for driving via a drive machine upstream of the transmission, driving via the electric machine can be represented in both variants without the drive machine being coupled. From this purely electric driving, the upstream drive machine can then go into the first gear effective between the input and output shafts, into the second gear effective between the input and output shafts, into the third gear effective between the input and output shafts and into the first variant of the fourth gear The input and output shafts of the effective gears are each started, since 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 operating mode, charging operation of an electrical energy storage device can also be implemented in both variants by only closing the fifth switching element and thereby establishing a coupling of the drive shaft and thus also the upstream drive machine with the electric machine. The electric machine is in the first variant, in which the Rotor is constantly connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set, then coupled directly to the drive shaft. In contrast, in the case of the second variant, in which the rotor is constantly connected to the second element of the first planetary gear set, a coupling to the drive shaft is established via the first planetary gear set. At the same time, in both variants there is no frictional connection to the output shaft, so that the transmission is in a neutral position. Apart from charging operation, the upstream drive machine can also be started 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, charging operation or starting the upstream drive machine can also be realized by closing the fourth switching element. In the closed state of the fourth switching element, the drive shaft in the first variant of the invention is coupled to the electric machine via the second planetary gear set, whereas in the case of the second variant, when the fourth switching element is actuated, both planetary gear sets are used to couple the drive shaft to 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. Since the electric machine is coupled to the output shaft in the closed state of the second switching element, power shifts can also be implemented, in which support can take place via the electric machine during the shifts. The synchronization of the switching element to be closed during a shift can be carried out 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 another electric machine. If a separating clutch is also provided on the drive side of the drive shaft, the inertial mass of the upstream drive machine can be decoupled during synchronization.
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.Specifically, shifts between the first gear effective between the input and output shafts and the second gear effective between the input and output shafts can be implemented under load with the second switching element closed. The same is possible with power shifts between the second gear effective between the input and output shafts and the third gear effective between the input and output shafts. Furthermore, power shifts between the third gear effective between the input and output shafts and the first variant of the fourth gear effective between the input and output shafts can be represented in the closed state of the second switching element.
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.In both variants, the transmission according to the invention can also be operated in such a way that the speed of the electric machine is reduced when driving. So you can initially drive hybrid in the first variant of fourth gear, either after a torque-assisted shift from third to fourth gear via the electric machine or after starting the drive machine into fourth gear, the second switching element initially remains closed. In order to reduce the speed of the electric machine in fourth gear at higher driving speeds, you can switch from the first variant of the fourth gear to the fourth variant of the fourth gear, since the rotor of the electric machine has a lower speed here than in the first variant of the fourth Ganges. This switchover takes place while maintaining the tractive force via the upstream drive machine. First, the load-free, second switching element is laid out and then the load-free, fifth switching element is inserted, with the speed adjustment being carried out by speed control of the electric machine. If a separating clutch is also provided, via which the drive shaft can be connected to a connecting shaft on the drive side, the upstream drive machine can also be decoupled in the fourth variant of fourth gear. The latter makes sense if recuperation is to take place via the electric machine even at higher driving speeds and the drive machine has to be decoupled and switched 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.For the purposes of the invention, a “connection” of the rotor of the electric machine with the respective component of the transmission is to be understood as a coupling between them, so that a constant speed dependency prevails between the rotor of the electric machine and the respective component. In the first variant of the invention, this connection exists permanently between the rotor and the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set, 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 established. The electric machine can be arranged either coaxially with the planetary gear sets or axially offset from them. In the first-mentioned case, the rotor of the electric machine can either be directly connected in a rotationally fixed manner to the component or components or can be coupled to this or these via one or more intermediate transmission stages, the latter enabling a more favorable design of the electric machine with higher speeds and lower torque. The at least one about The setting stage can be designed as a spur gear stage and/or as a planetary gear stage.
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, on the other hand, the electric machine is provided with an axial offset to the planetary gear sets, a coupling takes place via one or more intermediate transmission stages and/or a traction drive. The one or more transmission stages can also be implemented individually either as a spur gear stage or as a planetary stage. A traction drive can 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 possible embodiment 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 only has an electric machine, which can also act as a drive for the output shaft, which is then preferably constantly connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set or constantly connected to the second element of the first planetary gear set is connected. This has the advantage that a compact structure and low manufacturing costs for the transmission can be achieved.
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 can be provided, the rotor of which is constantly connected to the drive shaft. The functionality of the transmission can be further increased by such a design.
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 possible embodiment of the invention, the output shaft can also be connected in a rotationally fixed manner to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set by means of a sixth switching element. In this case, a further, sixth switching element is provided, which in the closed state connects the output shaft and the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set to one another in a rotationally fixed manner. This sixth switching element is particularly preferably provided axially between the first planetary gear set and the second planetary gear set and 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 effective between the input and output shaft can then be implemented in the transmission according to the invention. This results in the fourth gear effective between the input and output shafts in a sixth variant by closing the first and sixth switching elements, in a seventh variant by actuating the third and sixth switching elements and in an eighth variant by closing the fifth and sixth switching elements . Finally, an additional gear can be displayed by operating the fourth and sixth switching elements.
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 the rotor of the electric machine is connected either to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set or to the second element of the first planetary gear set, a second gear can also be realized, which is between the rotor of the electric machine and the output shaft is effective. This second gear is switched by closing the sixth switching element, so that the electric machine is then directly coupled to the output shaft in the variant in which the rotor is constantly 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 constantly connected to the second element of the first planetary gear set, then in second gear with the sixth switching element closed, the rotor is coupled to the output shaft via the first planetary gear set.
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 second gear, the upstream drive machine can then be started in the sixth, seventh or eighth variant of the fourth gear effective between the input and output shafts, since the sixth switching element is also involved in each of these gears.
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, if the sixth switching element is provided, the transmission according to the invention can be operated in such a way that the speed of the electric machine is reduced when driving. So you can initially drive in a hybrid manner in the first variant of the fourth gear effective between the input and output shafts, either after a torque-assisted shift from third to fourth gear via the electric machine or after starting the drive machine into fourth gear, the fourth switching element is initially closed remains. In order to reduce the speed of the electric machine in fourth gear at higher driving speeds, you can switch from the first variant of fourth gear to the sixth variant of fourth gear, since the rotor of the electric machine has a lower speed here than in the first variant fourth course. This switchover takes place while maintaining the tractive force via the upstream drive machine. First, the load-free, second switching element is laid out and then the load-free, sixth switching element is inserted placed, with the speed adjustment being carried out 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.No separating clutch is required to decouple the upstream drive machine, since the upstream drive machine can be decoupled in the sixth variant of the fourth gear, which is effective between the input and output shafts, by opening the first switching element. This then creates the second gear, 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 slows down, a downshift from the fourth gear, which is effective between the input and output shafts, to the third gear, which is effective between the input and output shafts, can be prepared. To do this, you must first change from the sixth variant of the fourth gear to the first variant of the fourth gear, with the tractive force being maintained by the closed, first switching element via the upstream drive machine. Since the second switching element is closed in the first variant of the fourth gear and also in the third gear, which is effective between the input and output shafts, a downshift can subsequently be carried out.
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 implemented as a positive switching element. The respective switching element is preferably designed either as a claw switching element or as a locking synchronization. Positive switching elements have the advantage over non-positive switching elements that lower drag losses occur in the open state, so that better transmission efficiency can be achieved. In particular, in the transmission according to the invention, all switching elements are implemented as positive 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.Within the scope of the invention, the two planetary gear sets can each be present as a negative planetary gear set, provided that the individual elements can be connected, with the first element of the respective planetary gear set being a sun gear, the second element of the respective planetary gear set being a planetary web and 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 those skilled in the art, of the elements sun gear, planetary web and ring gear, with the planetary web having at least one, but preferably several, planetary gears rotatably mounted, each of which is connected to both the sun gear and the comb 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, one or both planetary gear sets could, if the connection of the respective elements allows it, be present as a plus planetary gear set, with the first element of the respective planetary gear set then being a sun gear and the second element of the respective planetary gear set being a ring gear and the third element of the respective planetary gear set is a planetary web. In a plus planetary set, the elements sun gear, ring gear and planetary web are also present, with the latter leading at least one pair of planetary gears, in which one planetary gear meshes with the internal sun gear and the other planetary gear meshes with the surrounding ring gear, and the planetary 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 it is possible to connect the individual elements, a minus planetary set can be converted into a plus planetary set, whereby the ring gear and the planetary web connection must then be swapped with each other compared to the version as a minus planetary set, and a gear ratio must be increased by one. Conversely, a plus planetary set could also be replaced by a minus planetary set, provided the connection of the transmission elements allows this. In comparison to the plus planetary set, the ring gear and the planetary web connection would also have to be exchanged with each other, and a gear ratio would have to be reduced by one. However, the first planetary gear set is preferably 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 combined to form a pair of switching elements, each of which is assigned an actuating element, whereby one switching element and the other switching element of the respective switching element pair can be actuated from a respective neutral position. This is implemented in switching elements of the transmission that have a common shaft and are not operated in one gear at the same time, and has the advantage that the number of actuating elements can be reduced and thus the manufacturing effort 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 design of the transmission, the first and the third shifting element and/or the fourth and the fifth shifting element and/or the second and the sixth shifting element and/or the first and the fifth shifting element and/or the third and the fourth shifting element be combined in pairs and each have a common actuating element.
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.Within the scope 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 is used to design a starting process by allowing a slip speed between the internal combustion engine and the drive shaft of the transmission. One of the switching elements of the transmission or the possibly existing separating clutch can also be designed as such a starting element in that it is present as a friction switching element. In addition, in principle, a freewheel to the gearbox housing or to another shaft can 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 drive engine of the motor vehicle, which is designed in particular as an internal combustion engine, and further components of the drive train following in the direction of power flow to the drive wheels of the motor vehicle. Here, the drive shaft of the transmission is either permanently coupled in a rotationally fixed manner to a crankshaft of the internal combustion engine or can be connected to it via an intermediate separating clutch or a starting element, whereby a torsional vibration damper can also be provided between the internal combustion engine and the transmission. 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 there can also be a connection to a longitudinal differential, via which distribution to several driven axles of the motor vehicle takes place. The differential gear or the longitudinal differential can be arranged with the gear in a common housing. 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 "connected" or "coupled" in a rotationally fixed manner or are "connected to one another" means, in the sense of the invention, a permanent coupling of these components so that they cannot rotate independently of one another. In this respect, no switching element is provided between these components, which can be elements of the planetary gear sets and/or shafts and/or a non-rotatable component of the transmission, but rather the corresponding components are rigidly coupled to one another.
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, on the other hand, a switching element is provided between two components, these components are not permanently coupled to one another in a rotationally fixed manner, but a rotationally fixed coupling is only carried out by actuating the intermediate switching element. Actuation of the switching element in the sense of the invention means that the switching element in question is transferred to a closed state and as a result the components directly coupled thereto align their rotational movements with one another. If the switching element in question is designed as a positive switching element, the components that are directly connected to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed, while in the case of a non-positive switching element, speed differences can exist between the components even after the same has been actuated. In the context of the invention, this desired or unwanted state is nevertheless referred to 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. There are also possibilities to combine individual features with one another, including those that emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. Reference in 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 until5 each a schematic view of a transmission corresponding to an embodiment of the invention; -
6 an example switching diagram of the transmission from the2 until5 ; -
7 until10 each a schematic view of a transmission corresponding to an embodiment of the invention; -
11 an example switching diagram of the transmission from the7 until10 ; and -
12 until17 each a schematic representation of a possible modification of the gears from the2 until5 and7 until10 .
Aus
Im vorliegenden Fall liegt also der erste Planetenradsatz P1 als Minus-Planetensatz vor, dessen Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz P1 mehrere Planetenräder vorgesehen. Im Unterschied dazu ist der zweite Planetenradsatz P2 als Plus-Planetenradsatz realisiert, wobei hier der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert führt, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen. Allerdings sind auch beim zweiten Planetenradsatz P2 insbesondere mehrere Planetenradpaare vorgesehen.In the present case, the first planetary gear set P1 is a negative planetary gear set, the planetary web of which rotatably guides at least one planet gear, which is in mesh with both the radially inner sun gear and the radially surrounding ring gear. However, it is particularly preferred for several planetary gears to be provided in the first planetary gear set P1. In contrast to this, the second planetary gear set P2 is implemented as a plus planetary gear set, in which case the planetary web rotatably guides at least one pair of planetary gears, of which a planetary gear meshes with the radially inner sun gear and a planetary gear meshes with the radially surrounding ring gear, as well as the planetary gears comb among themselves. However, several pairs of planetary gears are also provided in the second planetary gear set P2.
Sofern es die Anbindung zulässt, könnte der erste Planetenradsatz P1 auch als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das zweite Element E21 durch das Hohlrad und das dritte Element E31 durch den Planetensteg gebildet und zudem eine Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss. Umgekehrt könnte auch der zweite Planetenradsatz P2, sofern es eine Anbindung der Elemente ermöglicht, als Minus-Planetenradsatz verwirklicht sein. Im Vergleich zu der Ausführung als Plus-Planetensatz müsste dann jedoch das zweite Element E22 durch den Planetensteg und das dritte Element E32 durch das Hohlrad gebildet und zudem eine Getriebestandübersetzung um eins reduziert werden.If the connection allows it, the first planetary gear set P1 could also be designed as a plus planetary gear set, whereby, compared to the design as a minus planetary gear set, the second element E21 is then formed by the ring gear and the third element E31 by the planetary web and also a gear ratio must be increased by one. Conversely, the second planetary gear set P2 could also be implemented as a minus planetary gear set, provided that the elements can be connected. In comparison to the version as a plus planetary set, however, the second element E22 would then have to be formed by the planetary web and the third element E32 by the ring gear and a gear ratio would also have to be reduced by one.
Wie in
Eine Antriebswelle GW 1 des Getriebes G ist drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und kann über das erste Schaltelement K1 drehfest mit einer Abtriebswelle GW2 des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Die Abtriebswelle GW2 kann darüber hinaus durch Schließen des zweiten Schaltelements K2 drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 sowie durch Betätigen des dritten Schaltelements K3 drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden werden. Zudem kann das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 noch mittels des vierten Schaltelements B1 an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt werden, bei welchem es sich insbesondere um das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses des Getriebes G handelt.A
Wie zudem in
Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GW2 bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GW2-A aus, wobei die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus
Wie zudem aus
Hingegen sind das vierte Schaltelement B1 und das fünfte Schaltelement K4 axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des zweiten Planetenradsatzes P2 platziert, wobei das fünfte Schaltelement K4 dabei axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem vierten Schaltelement B1 liegt. Zudem sind das vierte Schaltelement B1 und das fünfte Schaltelement K4 axial unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet und zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem vierten Schaltelement B1 und dem fünften Schaltelement K4 ein gemeinsames - vorliegend ebenfalls nicht dargestelltes - Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das vierte Schaltelement B1 und zum anderen das fünfte Schaltelement K4 betätigt werden kann.On the other hand, the fourth switching element B1 and the fifth switching element K4 are placed axially on a side of the second planetary gear set P2 that is remote from the connection point GW1-A, with the fifth switching element K4 lying axially between the second planetary gear set P2 and the fourth switching element B1. In addition, the fourth switching element B1 and the fifth switching element K4 are arranged axially directly next to one another and combined to form a switching element pair SP2, in that a common actuating element - also not shown here - is assigned to the fourth switching element B1 and the fifth switching element K4, via which from a neutral position on the one hand the fourth switching element B1 and on the other hand the fifth switching element K4 can be actuated.
Die Elektromaschine EM ist axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert.The electric machine EM is placed axially between the first planetary gear set P1 and the second planetary gear set P2.
Zudem geht aus
Des Weiteren geht aus
In
Wie in
Des Weiteren ergibt sich ein vierter, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 wirksamer Gang in einer ersten Variante 4.1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des zweiten Schaltelements K2, wobei der vierte Gang noch in einer zweiten Variante 4.2 durch Schließen des ersten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements B1, in einer dritten Variante 4.3 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements K3, in einer vierten Variante 4.4 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des fünften Schaltelements K4 sowie in einer fünften Variante 4.5 durch Schließen des dritten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements K4 dargestellt werden kann.Furthermore, a fourth gear, effective between the drive shaft GW1 and the output shaft GW2, results in a first variant 4.1 by actuating the first switching element K1 and the second switching element K2, with the fourth gear still in a second variant 4.2 by closing the first switching element K1 and the fourth switching element B1, in a third variant 4.3 by actuating the first switching element K1 and the third switching element K3, in a fourth variant 4.4 by actuating the first switching element K1 and the fifth switching element K4 and in a fifth variant 4.5 by closing the third switching element K3 and the fifth switching element K4 can be represented.
Obwohl die Schaltelemente K1, K2, K3, B1 und K4 jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen dem zweiten Gang 2 und dem dritten Gang 3 sowie zwischen dem dritten Gang 3 und der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das zweite Schaltelement K2 an allen diesen Gängen beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb über die Elektromaschine EM gestützt werden kann. Die Elektromaschine EM ist bei den Varianten nach den
Die Getriebe G der
In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in einen der Gänge 1, 2, 3 und 4.1 vorgenommen werden, da ja auch in jedem dieser Gänge jeweils das zweite Schaltelement K2 geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.Advantageously, starting from the first gear E1, the internal combustion engine VKM can be started in one of the
Des Weiteren kann durch Schließen des fünften Schaltelements K4 eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn bei den Getrieben G aus den
Darüber hinaus kann eine Lade-oder Startfunktion auch durch Schließen des vierten Schaltelements B1 verwirklicht werden, was bei den Getrieben G aus den
Als weiterer Betriebsmodus kann zudem eine Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt EDA-R verwirklicht werden. Hierzu ist das dritte Schaltelement K3 zu schließen, wodurch bei den Getrieben G aus den
Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren im vierten Gang 4.1. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges in die vierte Variante 4.4 des vierten Ganges umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM. Dazu wird das dann lastfreie, zweite Schaltelement K2 ausgelegt und das ebenfalls lastfreie fünfte Schaltelement K4 eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.Finally, a speed reduction of the electric machine EM can be designed in mechanical or hybrid operation: after a torque-assisted shift from third gear to fourth gear via the electric machine EM or after starting the internal combustion engine VKM into fourth gear, hybrid driving results in fourth gear Gear 4.1. In order to reduce the speed of the electric machine EM in fourth gear at higher driving speeds, it is possible to switch from the first variant 4.1 of the fourth gear to the fourth variant 4.4 of the fourth gear, in which the rotor R has a lower speed. This switchover takes place while maintaining the tractive force via the internal combustion engine VKM. For this purpose, the then load-free, second switching element K2 is designed and the also load-free fifth switching element K4 is inserted, with the speed adjustment being carried out by speed control of the electric machine EM.
Ferner zeigt
Ferner ist in
Zudem geht aus
In
Auch bei den Getrieben G aus den
Dagegen bewirkt das Betätigen des sechsten Schaltelements K5 bei den Getrieben G aus den
Ausgehend vom zweiten Gang E2 kann dabei die Verbrennungskraftmaschine VKM in die Gänge 4.6, 4.7 oder 4.8 jeweils zugestartet werden, da an diesen jeweils ebenfalls das sechste Schaltelement K5 beteiligt ist.Starting from the second gear E2, the internal combustion engine VKM can be started in gears 4.6, 4.7 or 4.8, since the sixth switching element K5 is also involved in each of these.
Darüber hinaus kann bei den Getriebe G aus
Zudem kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang 3 vorbereitet werden, indem zunächst von der sechsten Variante 4.6 in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges gewechselt wird, während über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem ersten Schaltelement K1 die Zugkraft erhalten wird. In der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges ist dann das zweite Schaltelement K2 geschlossen, über welches im Zuge der Rückschaltung in den dritten Gang 3 ein Stützen der Zugkraft erfolgen kann.In addition, when the vehicle slows down, a downshift from fourth gear to
Schließlich zeigen noch die
Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach
Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach
Vorliegend ist der Planetensteg PT seitens des Radsatzes RS dort drehfest angebunden, wo bei den Getrieben G aus den
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 structure and good efficiency can be realized.
BezugszeichenReference symbols
- GG
- Getriebetransmission
- RSRS
- RadsatzWheelset
- GGGG
- Drehfestes BauelementTorsion-proof 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
- SchaltelementpaarPair of switching elements
- SP2SP2
- SchaltelementpaarPair of switching elements
- SP3SP3
- SchaltelementpaarPair of switching elements
- 11
- Erster GangFirst course
- 22
- Zweiter GangSecond gear
- 33
- Dritter GangThird gear
- 4.14.1
- Vierter GangFourth course
- 4.24.2
- Vierter GangFourth course
- 4.34.3
- Vierter GangFourth course
- 4.44.4
- Vierter GangFourth course
- 4.54.5
- Vierter GangFourth course
- 4.64.6
- Vierter GangFourth course
- 4.74.7
- Vierter GangFourth course
- 4.84.8
- Vierter GangFourth course
- Z1Z1
- ZusatzgangAdditional gear
- E1E1
- erster Gangfirst course
- E2E2
- zweiter Gangsecond gear
- EDA-REDA-R
- Anfahrfunktion für RückwärtsfahrtStart function for reversing
- GW1GW1
- Antriebswelledrive shaft
- GW1-AGW1-A
- AnschlussstelleConnection point
- GW2GW2
- Abtriebswelleoutput shaft
- GW2-AGW2-A
- AnschlussstelleConnection point
- ANAT
- Anschlusswelleconnecting shaft
- EME.M
- ElektromaschineElectric machine
- SS
- Statorstator
- RR
- Rotorrotor
- SRSSRS
- StirnradstufeSpur gear stage
- SR1SR1
- Stirnradspur gear
- SR2SR2
- Stirnradspur gear
- PSP.S
- PlanetenstufePlanetary stage
- HOHO
- Hohlradring gear
- PTPT
- Planetenstegplanetary bridge
- PRPR
- PlanetenradPlanetary gear
- PR1PR1
- PlanetenradPlanetary gear
- PR2PR2
- PlanetenradPlanetary gear
- SOSO
- Sonnenradsun gear
- ZTZT
- ZugmitteltriebTraction drive
- VKMVKM
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- TST.S
- TorsionsschwingungsdämpferTorsional vibration damper
- AGAG
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- DWDW
- Antriebsräderdrive wheels
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- 2017-09-14 DE DE102017216310.0A patent/DE102017216310B4/en active Active
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