DE102017216320A1 - 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, K4, K5), wobei durch selektives Betätigen der zumindest fünf Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, K5) 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, K4 , K5), wherein by selectively operating the at least five switching elements (K1, K2, K3, K4, K5) 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 13. Des Weiteren hat der Anspruch 14 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give each advantageous embodiments of the invention. A motor vehicle drive train for a hybrid vehicle is also subject matter of claim 13. Furthermore, the claim 14, a method for operating a transmission to the object.
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.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.
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 is meant an orientation in the direction of an axis along which the planetary gear sets are arranged coaxially to one another. 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 im Bereich eines Endes 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 in the region of 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. For the purposes of the invention, however, 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 dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Die Abtriebswelle steht drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung und kann mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Des Weiteren kann ein Rotor der Elektromaschine über das dritte Schaltelement mit der Antriebswelle verbunden sowie mittels des vierten Schaltelements mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden. Ferner können das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden. Schließlich sind das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten 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 second element of the first planetary gear in combination. The output shaft is non-rotatably connected to the third element of the first planetary gear set in connection and can be non-rotatably connected by means of the second switching element with the second element of the second planetary gear set. Furthermore, a rotor of the electric machine can be connected via the third switching element to the drive shaft and brought by means of the fourth switching element with the output shaft in connection. Further, the second element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set can be rotatably connected to each other via the fifth switching element. Finally, the first element of the first planetary gear set and the third element of the second planetary gear set are fixed.
Mit anderen Worten ist also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, während die Abtriebswelle ständig drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Zudem sind das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes jeweils permanent festgesetzt und werden damit auch ständig an einer Drehbewegung gehindert. Besonders bevorzugt sind dabei das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und gemeinsam festgesetzt.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 output shaft is permanently non-rotatably connected to the third element of the first planetary gear set. In addition, the first element of the first planetary gear set and the third element of the second planetary gear set are each permanently fixed and are thus constantly prevented from rotating. In this case, the first element of the first planetary gear set and the third element of the second planetary gear set are particularly preferably non-rotatably connected to one another and fixed together.
Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand die Abtriebswelle und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung bringt. Ein Schließen des dritten Schaltelements hat eine drehfeste Verbindung des Rotors der Elektromaschine mit der Antriebswelle zur Folge, während das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand den Rotor der Elektromaschine und die Abtriebswelle drehfest miteinander verbindet. Schließlich werden durch Schließen des fünften Schaltelements das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden.Upon actuation of the first switching element, the drive shaft is non-rotatably connected to the second element of the first planetary gear set, whereas the second switching element in the closed state, the output shaft and the second element of the second planetary gear rotatably connected to each other brings. A closing of the third switching element has a rotationally fixed connection of the rotor of the electric machine with the drive shaft result, while the fourth switching element in the closed state, the rotor of the electric machine and the output shaft rotatably connected to each other. Finally, by closing the fifth switching element, the second element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set rotatably connected to each other.
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 sind dabei das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig festgesetzt.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 and the third element of the second planetary gear set are permanently fixed.
Bei dem Getriebe liegen das erste, das zweite, das dritte, das vierte 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.In the case of the transmission, the first, second, third, fourth and fifth shifting elements are in the form of clutches which, when actuated, respectively match the respective rotatable components of the transmission with respect to one another in their rotational movements and subsequently connect them to one another in a torque-proof manner.
Bevorzugt sind das erste, das dritte und das vierte Schaltelement axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes angeordnet, wobei das erste Schaltelement hierbei insbesondere axial benachbart zum ersten Planetenradsatz liegt und hierauf dann axial das dritte und das vierte Schaltelement folgen. Dabei können das dritte und das vierte Schaltelement axial auch im Wesentlichen auf derselben Höhe liegen. Dagegen sind das zweite und das fünfte Schaltelement axial bevorzugt zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz platziert, wobei das zweite Schaltelement hierbei insbesondere axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem fünften Schaltelement liegt.Preferably, the first, the third and the fourth switching element are arranged axially on one of the connection point of the drive shaft facing side of the first planetary gear, in which case the first switching element in particular axially adjacent to the first planetary gear and then axially followed by the third and the fourth switching element. In this case, the third and the fourth switching element can also lie axially at substantially the same height. In contrast, the second and the fifth switching element are axially preferably placed between the first planetary gear set and the second planetary gear set, wherein the second switching element in this case lies in particular axially between the first planetary gear set and the fifth 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 additionally be provided which, in the actuated state, rotatably connects the drive shaft to a connecting shaft, which in turn is coupled to the drive machine arranged upstream of the transmission. 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 in einer ersten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements, wobei der erste Gang zudem noch in einer zweiten Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements dargestellt werden kann. Ferner ist ein zweiter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements sowie in einer zweiten Variante durch Schließen des dritten und des fünften Schaltelements schaltbar. Ferner kann ein dritter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements geschaltet werden. Schließlich ergibt sich ein vierter Gang zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des vierten Schaltelements sowie in einer zweiten Variante durch Betätigen des ersten und des dritten 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 in a first variant by operating the second and the fourth switching element, wherein the first gear can also be represented in a second variant by closing the second and the third switching element. Furthermore, a second gear between the drive shaft and the output shaft in a first variant by actuation of the fourth and the fifth switching element and in a second variant by closing the third and the fifth switching element is switchable. Further, a third speed between the input shaft and the output shaft can be switched by operating the third and fourth shift elements. Finally, a fourth gear between the input shaft and the output shaft results in a first variant by closing the first and the fourth switching element and in a second variant by actuating the first and the third 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 variieren 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 varied by one of the switching elements involved in the previous course to open and another switching element to represent the subsequent course is to close. This then has the consequence that a shift between the courses can proceed very quickly.
Aufgrund der Platzierung der Elektromaschine im Getriebe und der möglichen Anbindungen des Rotors der Elektromaschine lassen sich unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen:Due to the placement of the electric machine in the transmission and the possible connections of the rotor of the electric machine, different operating modes can be realized in a simple manner:
So kann ein erster Gang zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden. Dabei ergibt sich dieser erste Gang durch Schließen des vierten Schaltelements, so dass der Rotor der Elektromaschine direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dabei entspricht eine Übersetzung des ersten Ganges einer Übersetzung des dritten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Ganges.Thus, a first gear between the rotor and the output shaft for a purely electric driving can be used. In this case, this first gear results by closing the fourth switching element, so that the rotor of the electric machine is connected directly to the output shaft. In this case, a translation of the first gear corresponds to a translation of the third between the drive shaft and output shaft effective gear.
Da für ein Fahren über eine dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stets noch ein weiteres Schaltelement zu schließen ist, kann hierbei ein Fahren über die Elektromaschine dargestellt werden, ohne dass die Antriebsmaschine angekoppelt ist. Von diesem rein elektrischen Fahren kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in die erste Variante des ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in die erste Variante des zweiten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges, in den dritten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Gang und in die erste Variante des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da das vierte 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, driving over the electric machine can be represented here without the prime mover being coupled. From this purely electric driving then the upstream prime mover in the first variant of the first between the input and output shaft effective gear, in the first variant of the second between the input and output shaft effective gear, in the third between input and output shaft effective gear and in the first variant of the fourth between the input and output shaft effective gear are each started, since the fourth switching element is involved in each of these courses.
Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das dritte Schaltelement geschlossen und damit eine Verbindung der Antriebswelle mit der Elektromaschine und damit auch der vorgeschalteten Antriebsmaschine mit der Elektromaschine hergestellt wird. Gleichzeitig ist 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 also a charging operation of an electrical energy storage can be realized by only closed the third switching element and thus a connection of the drive shaft with the electric machine and thus also the upstream drive machine is made with the electric machine. At the same time no frictional connection to the output shaft is made, so that the transmission is in a neutral position. Apart from a loading operation, this can also be used to start the preceding drive machine via the electric machine.
Da die Elektromaschine im geschlossenen Zustand des vierten 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 der ersten Variante des ersten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges und der ersten Variante des zweiten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges unter Last bei geschlossenem vierten Schaltelement verwirklicht werden. Gleiches ist bei Lastschaltungen zwischen der ersten Variante des zweiten, zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges 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 vierten Schaltelements dargestellt werden.Since the electric machine is coupled in the closed state of the fourth switching element to the output shaft, load circuits can also 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 variant of the first, effective between the input and output shaft and the first variant of the second, effective between the input and output shaft gear under load with closed fourth switching element can be realized. The same is possible in load circuits between the first variant of the second, between the input and output shaft effective gear and the third, effective between the input and output shaft gear. Further, load circuits between the third, between the input and output shaft effective gear and the first variant of the fourth, effective between the input and output shaft gear in the closed state of the fourth switching element can be represented.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann 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 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 zweite 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, vierte Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, dritte 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 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 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 the fourth switching element initially remains closed either by 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 second 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, fourth switching element is designed and subsequently loaded the load-free, third 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. 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 „Verbindbarkeit“ des Rotors der Elektromaschine mit den jeweiligen Komponenten des Getriebes über die Schaltelemente ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass der Rotor nach einer Betätigung des jeweiligen Schaltelements mit der jeweiligen Komponente des Getriebes gekoppelt wird, so dass dann zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht. Dabei kann die Elektromaschine entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei über das jeweilige Schaltelement entweder unmittelbar drehfest mit der jeweiligen Komponente verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit dieser gekoppelt werden, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringerem Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein.Under a "connectability" of the rotor of the electric machine with the respective components of the transmission via the switching elements is to be understood in the context of the invention that the rotor is coupled to an actuation of the respective switching element with the respective component of the transmission, so that then between the rotor the electric machine and the respective component prevails a constant speed dependence. In this case, the electric machine can be arranged either coaxially with the planetary gear sets or offset from the axis to these. In the former case, the rotor of the electric machine can be connected via the respective switching element either directly rotatably connected to the respective component or coupled via one or more intermediate gear ratios with this, the latter allows a cheaper design of the electric machine with higher speeds and lower torque. The at least one translation stage can be designed as a spur gear and / or as a planetary 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, 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. 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 thus has only one electric machine, which can also act as a drive of the output shaft. This has the advantage that thus a compact design and a low production cost of the transmission can be realized.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann der Rotor der Elektromaschine zudem über ein sechstes Schaltelement mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden werden. Besonders bevorzugt ist dieses sechste Schaltelement dabei axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes vorgesehen und liegt hierbei weiter bevorzugt axial zwischen der Anschlussstelle der Antriebswelle und dem vierten Schaltelement.According to a further embodiment of the invention, the rotor of the electric machine can also be connected via a sixth switching element with the second element of the first planetary gear set. Particularly preferably, this sixth switching element is provided axially on one of the connection point of the drive shaft facing side of the first planetary gear set and is further preferably axially between the junction of the drive shaft and the fourth switching element.
Durch Vorsehen des zusätzlichen, sechsten Schaltelements können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dann eine weitere Variante des ersten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges, eine weitere Variante des zweiten zwischen An-Abtriebswelle wirksamen Ganges sowie zwei weitere Varianten des vierten zwischen An-und Abtriebswelle wirksamen Ganges realisiert werden. So ergibt sich der erste, zwischen An-und Abtriebswelle wirksame Gang in einer dritten Variante durch Schließen des zweiten und des sechsten Schaltelements, der zweite, zwischen An-und Abtriebswelle wirksame Gang in einer dritten Variante durch Betätigen des fünften und des sechsten Schaltelements, der vierte, zwischen An und Abtriebswelle wirksame Gang in einer dritten Variante durch Schließen des ersten und des sechsten Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements.By providing the additional, sixth switching element in the transmission according to the invention then a further variant of the first active between input and output shaft gear, another variant of the second between the output shaft effective gear and two other variants of the fourth between the input and output shaft effective gear will be realized. Thus, the first, effective between the input and output shaft gear in a third variant by closing the second and the sixth switching element, the second, between the input and output shaft effective gear results in a third variant by operating the fifth and the sixth switching element, the fourth, effective between input and output shaft gear in a third variant by closing the first and the sixth switching element and in a fourth variant by operating the third and the sixth switching element.
Darüber hinaus kann 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 über den ersten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle verbunden ist. Ausgehend von diesem zweiten Gang kann dann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine in die dritte Variante des ersten Ganges, die dritte Variante des zweiten Ganges und die dritte und die vierte Variante des vierten Ganges stattfinden, da das sechste Schaltelement auch an jedem dieser Gänge beteiligt ist.In addition, in addition, a second gear can be realized, which is effective between the rotor of the electric machine and the output shaft. This second gear is thereby switched by closing the sixth switching element, so that the electric machine is then connected via the first planetary gear set to the output shaft. Starting from this second gear can then take a states of the upstream engine in the third variant of the first gear, the third variant of the second gear and the third and the fourth variant of the fourth gear, 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 dritte 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, vierte 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 third 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, while the load-free, fourth switching element is 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 dritten 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. Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang in den dritten zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der dritten Variante in die erste Variante des vierten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des vierten Ganges ist dann wiederum das vierte Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom vierten in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.In this case, to decouple the upstream prime mover no clutch is required because the upstream prime mover can be decoupled in the third variant of the fourth, effective between 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. In addition, when the vehicle becomes slower, a downshift from the fourth gear active between the drive shaft and the output shaft to the third gear active between the drive shaft and the output shaft can be prepared by first changing from the third variant to the first variant of the fourth gear and thereby the traction force when the first one is closed Switching element is obtained via the upstream drive machine. In the first variant of the fourth gear, in turn, the fourth switching element is then closed, which is required to support the traction over the electric machine in the course of the downshift from fourth to third gear.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung zur Ausführung mit genau einer Elektromaschine 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.According to an alternative embodiment for execution with exactly one electric machine, a second electric machine may be provided, the rotor of which is permanently connected to the drive shaft. By such a configuration, the functionality of the transmission can be further increased.
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 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, if it allows a connection of the elements, in the context of the invention each present as a minus planetary gear set, wherein it is a sun gear at the first element of the respective planetary gear, at the second element of the respective planetary gear around a planet web and the third element of the respective planetary gear 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 jedoch der erste Planetenradsatz als Minus-Planetensatz ausgeführt, 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. It would then be compared to the plus-planetary gear set also to swap the Hohlrad- and the Planetensteganbindung with each other, and to reduce a Getriebestandübersetzung by one. Preferably, however, the first planetary gear set is designed 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 gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das je eine Betätigungselement aus einer jeweiligen Neutralstellung heraus einerseits das eine Schaltelement sowie 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 to a pair of switching elements, which is assigned to each a common actuator, 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 zweite und das fünfte Schaltelement und/oder das vierte und das sechste Schaltelement paarweise zusammengefasst sein und über je ein gemeinsames Betätigungselement verfügen.Depending on the specific embodiment of the transmission while the first and third switching element and / or the second and the fifth switching element and / or the fourth and the sixth switching element can 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 drive engine of the motor vehicle designed in particular as an internal combustion engine and further components of the drive train following in the direction of force flow to drive wheels of the motor vehicle. 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 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
3 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus2 ; -
4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; -
5 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus4 ; und -
6 bis11 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den2 und4 .
-
1 a schematic view of a motor vehicle drive train, in which a transmission according to the invention is used; -
2 a schematic view of a transmission according to a first embodiment of the invention; -
3 an exemplary circuit diagram of the transmission2 ; -
4 a schematic view of a transmission according to a second embodiment of the invention; -
5 an exemplary circuit diagram of the transmission4 ; and -
6 to11 in each case a schematic representation depending on a modification possibility of the transmission from the2 and4 ,
Aus
Im vorliegenden Fall liegt also der erste Planetenradsatz
Sofern es die Anbindung zulässt, könnte der erste Planetenradsatz
Wie in
Eine Antriebswelle
Wie des Weiteren in
Sowohl die Antriebswelle
Wie zudem aus
Hingegen sind das zweite Schaltelement
Die Elektromaschine
In
Wie in
Des Weiteren ergibt sich ein vierter, zwischen der Antriebswelle
Obwohl die Schaltelemente
Das Getriebe
In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang
Des Weiteren kann durch Schließen des dritten Schaltelements
Schließlich kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine
Ferner zeigt
In
Auch bei dem Getriebe
Darüber hinaus kann bei dem 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.
BezugszeichenlisteLIST 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
- E12 E12
- 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
- K4K4
- Viertes SchaltelementFourth switching element
- K5K5
- Fünftes SchaltelementFifth switching element
- K6K6
- Sechstes SchaltelementSixth switching element
- SP1SP1
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- SP2SP2
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- SP3SP3
- SchaltelementpaarSwitching element pair
- 1.11.1
- Erster GangFirst course
- 1.21.2
- Erster GangFirst course
- 1.31.3
- Erster GangFirst course
- 2.12.1
- Zweiter GangSecond gear
- 2.22.2
- Zweiter GangSecond gear
- 2.32.3
- 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
- E1E1
- erster Gangfirst course
- E2E2
- zweiter Gangsecond gear
- 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
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-
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- 2017-09-14 DE DE102017216320.8A patent/DE102017216320B4/en active Active
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