DE102017219106A1 - Power split stepless transmission device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine leistungsverzweigte stufenlose Getriebevorrichtung, umfassend eine Antriebswelle (1), eine Abtriebswelle (2), zwei Planetenradsätze, eine Variator-Einheit (10), die ausgebildet ist, stufenlos Leistung von der Antriebswelle (1) zum ersten Planetenradsatz (RS1) zu übertragen, wobei drei Schaltelemente (B2) vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über die Variator-Einheit (10) und die Planetenradsätze (RS1, RS2) darstellbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Variator-Einheit (10) an einem drehfesten Bauteil (GG) festgesetzt ist, eine Primärseite (11) der Variator-Einheit (10) mit der Antriebswelle (1) und eine Sekundärseite (12) der Variator-Einheit über eine dritte Welle (3) mit einem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (RS1) drehfest verbunden ist, eine mit einem zweiten Element (E12) des ersten Planetenradsatzes (RS1) und mit einem ersten Element (E21) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundene vierte Welle (4) über das zweite Schaltelement (K1) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbindbar ist, das zweite Element (E12) des ersten Planetenradsatzes (RS1) zudem über das erste Schaltelement (B1) an dem drehfesten Bauteil (GG) festsetzbar ist, eine mit einem dritten Element (E23) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundene fünfte Welle (5) über das dritte Schaltelement (B2) an dem drehfesten Bauteil (GG) festsetzbar ist, die Abtriebswelle (2) ein drittes Element (E13) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbindet.The invention relates to a power-split continuously variable transmission device, comprising a drive shaft (1), an output shaft (2), two planetary gear sets, a variator unit (10) which is designed to steplessly transfer power from the drive shaft (1) to the first planetary gear set (RS1). to transmit, wherein three switching elements (B2) are provided by the selective actuation different power flow guides on the variator unit (10) and the planetary gear sets (RS1, RS2) can be displayed. The invention is characterized in that the variator unit (10) is fixed to a non-rotatable component (GG), a primary side (11) of the variator unit (10) with the drive shaft (1) and a secondary side (12) Variator unit via a third shaft (3) with a first element (E11) of the first planetary gear set (RS1) is rotatably connected, one with a second element (E12) of the first planetary gear set (RS1) and with a first element (E21) of the second planetary gear set (RS2) rotatably connected fourth shaft (4) via the second switching element (K1) to the drive shaft (1) rotatably connected, the second element (E12) of the first planetary gear set (RS1) also via the first switching element (B1) the rotationally fixed component (GG) can be fixed, one with a third element (E23) of the second planetary gear set (RS2) rotatably connected fifth shaft (5) via the third switching element (B2) on the non-rotatable member (GG) can be fixed, the output shaft ( 2) egg n third element (E13) of the first planetary gear set (RS1) rotatably connects to a second element (E22) of the second planetary gear set (RS2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine leistungsverzweigte stufenlose Getriebevorrichtung, insbesondere ein stufenloses Planetengetriebe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeugantriebstrang gemäß Anspruch 10.The present invention relates to a power-split stepless transmission device, in particular a continuously variable planetary gear, according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a motor vehicle drive train according to claim 10.

Aus der US20160109002A1 ist ein solches stufenlos verstellbares Getriebe bekannt, das als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird.From the US20160109002A1 Such a continuously variable transmission is known, which is considered as the closest prior art.

Aus der WO2014179717 ist zudem ein stufenlos verstellbares Getriebe bekannt, umfassend einen NuVinci-Variator, einen Plus-Planetenradsatz, einen Minus-Planetenradsatz und eine Anordnung mehrerer Kupplungen, das zwei Vorwärtsfahrbereiche und einen Rückwärtsfahrbereich bereitstellt.From the WO2014179717 In addition, there is known a continuously variable transmission comprising a NuVinci variator, a plus planetary gear set, a minus planetary gear set, and an arrangement of a plurality of clutches providing two forward drive ranges and one reverse drive range.

Stufenlose Getriebe, auch CVT-Getriebe (Continously Variable Transmission) genannt, können beispielsweise mit Hilfe eines so genannten Variators das Übersetzungsverhältnis zwischen der kürzesten und der längsten Übersetzung stufenlos geregelt werden. Anders als bei typischen Getrieben, bei denen eine Reihe von vorbestimmten (diskreten) Übersetzungsverhältnissen vorgesehen sind. CVT-Getriebe können als ein mechanisches stufenloses Getriebe beispielsweise in der Form eines Umschlingungsgetriebes oder eines als ein Kegelring- oder Toroidgetriebe ausgeführtes Wälzkörpergetriebe ausgebildet sein.Infinitely variable transmissions, also known as CVT transmissions (continuously variable transmission), can be used to steplessly regulate, for example, the transmission ratio between the shortest and the longest transmission ratio with the aid of a so-called variator. Unlike typical transmissions where a number of predetermined (discrete) ratios are provided. CVT transmissions may be formed as a mechanical continuously variable transmission, for example in the form of a belt transmission or a rolling element transmission designed as a cone ring or toroidal transmission.

Die grundlegenden Wirkprinzipien mechanischer stufenloser Getriebe sind unabhängig von ihrer baulichen Ausführung immer gleich. So erfolgt die Leistungsübertragung ohne Umwandlung der Energieform kraftschlüssig durch den reibschlüssigen Kontakt von zwei oder mehr sich relativ zueinander bewegenden Kontaktkörpern, üblicherweise eine Primär- und eine Sekundärscheibe auch Primär- und Sekundärseite genannt, wobei beide Scheiben aus paarweise angeordneten Kegelscheiben gebildet sind und mit einem momentenübertragenden Umschlingungselement versehen sind, das zwischen den beiden Ke- gelscheibenpaaren umläuft.The basic principles of mechanical continuously variable transmissions are always the same regardless of their structural design. Thus, the power transfer occurs without conversion of the energy form frictionally by the frictional contact of two or more relatively moving contact bodies, usually called a primary and a secondary disc and primary and secondary side, both discs are formed of paired conical disks and with a torque transmitting Belting element are provided, which rotates between the two pairs of cone slices.

Je nach Bauart sind hierbei sehr hohe Volllastwirkungsgrade möglich, welche jene der Hydrostatik deutlich übersteigen. Das Übersetzungsverhältnis von mechanischen CVT wird stets durch deren wirksames Reibradienverhältnis bestimmt, d.h. die aktuelle Übersetzung wird durch den Laufradius des Umschlingungselementes definiert, der wiederum eine Funktion der axialen Position der Kegelscheiben ist, und ist damit geometrischen Grenzen unterworfen, welche eine unmittelbare Realisierung des Anfahrvorgangs verhindern.Depending on the design, very high full-load efficiencies are possible, which significantly exceed those of hydrostatics. The transmission ratio of mechanical CVT is always determined by its effective friction radius ratio, i. the current ratio is defined by the radius of travel of the wrapping element, which in turn is a function of the axial position of the conical discs, and is thus subject to geometrical limits which prevent immediate realization of the starting operation.

Um diese Spreizungslimitierungen mechanischer CVT aufzuheben, ist es zweckmäßig, diese in leistungsverzweigenden Getriebestrukturen zu betreiben, wie beispielsweise in einer Kombination eines oder mehrerer Planetengetriebe mit einem stufenlosen Getriebe. Ein solches Getriebe, auch IVT-Getriebe genannt (Infinitely Variable Transmission), kann zwischen einem festen Übersetzungswert in einer Übertragungsrichtung beliebig ins Langsame, d.h. unendlich, oder auch in die Gegenrichtung, d.h. negativ, untersetzen, so dass sich die angetriebene Welle dreht, während die abgetriebene Welle steht.In order to eliminate these spread limitations mechanical CVT, it is expedient to operate these in power-split transmission structures, such as in a combination of one or more planetary gear with a continuously variable transmission. Such a transmission, also called IVT transmission (Infinitely Variable Transmission), can arbitrarily go slow between a fixed speed value in a transmission direction, i. infinite, or even in the opposite direction, i. Negative, reduce, so that the driven shaft rotates while the aborted shaft is stationary.

So kann mit diesen durch einen blindleistungsbehafteten Betrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten die Spreizung des Variators derart erweitert werden, dass eine unmittelbare Realisierung des Anfahrvorgangs möglich wird, d.h., das Fahrzeug kommt bei Übersetzung „unendlich“ im Stand, bei laufendem Motor, ohne zusätzliche Trennkupplung aus.Thus, with these by a blind-power operation at low speeds, the spread of the variator can be extended so that an immediate realization of the start-up operation is possible, that is, the vehicle is at translation "infinite" in the state, with the engine running, without additional disconnect coupling.

Durch die Verwendung als Leistungsverzeigungsgetriebe kann der Leistungsfluss über einen oder mehrere Leistungspfade geführt werden. Zum Beispiel kann die Leistung entlang eines ersten Pfads durch den Variator oder entlang eines zweiten Pfades durch das Planetengetriebe geführt werden. Die Leistung kann auch in den Variator zurückgeführt werden, wodurch die Belastung des Variators während des Betriebes des stufenlosen Getriebes erhöht wird.By use as a power take-off gearbox, the power flow can be routed through one or more power paths. For example, the power may be routed along a first path through the variator or along a second path through the planetary gear. The power can also be fed back into the variator, which increases the load on the variator during operation of the continuously variable transmission.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives stufenloses Getriebe bereitzustellen, das einen einfachen Aufbau und eine kompakte Bauweise aufweist. Object of the present invention is to provide an alternative continuously variable transmission, which has a simple structure and a compact design.

Gemäß der Erfindung umfasst die Getriebevorrichtung eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, einen ersten Planetenradsatz der zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet ist, einen mit dem ersten Planetenradsatz verbundenen und zwischen der Antriebswelle und Abtriebswelle angeordneten zweiten Planetenradsatz, eine Variator-Einheit, die ausgebildet ist, stufenlos Leistung von der Antriebswelle zum ersten Planetenradsatz zu übertragen, wobei ein erstes, zweites und drittes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über die Variator-Einheit und die Planetenradsätze unter Bereitstellung eines ersten, zweiten und dritten Fahrbereichs darstellbar sind.According to the invention, the transmission device comprises a drive shaft and an output shaft, a first planetary gear set disposed between the drive shaft and the output shaft, a second planetary gear set connected to the first planetary gear set and disposed between the drive shaft and output shaft, a variator unit formed continuously transfer power from the drive shaft to the first planetary gear, wherein a first, second and third switching element are provided by the selective actuation different power flow guides on the variator unit and the planetary gear sets are provided to provide a first, second and third driving range.

Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes axial und/oder radial drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements herstellbar ist. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.In the context of the invention, a "shaft" is understood to mean a rotatable component of the transmission via which each associated components of the transmission are connected to one another in an axially and / or rotationally fixed manner or via which such a connection can be produced upon actuation of a corresponding switching element. Thus, the respective shaft can also be present as an intermediate piece, via which a respective component, for example, radially connected.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Variator-Einheit an einem drehfesten Bauteil festgesetzt ist, eine Primärseite der Variator-Einheit mit der Antriebswelle und eine Sekundärseite der Variator-Einheit über eine dritte Welle mit einem ersten Element des ersten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist.The invention now includes the technical teaching that the variator unit is fixed to a rotationally fixed component, a primary side of the variator unit with the drive shaft and a secondary side of the variator unit is rotatably connected via a third shaft with a first element of the first planetary gear set ,

Eine mit einem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbundene vierte Welle ist über das zweite Schaltelement mit der Antriebswelle drehfest verbindbar. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist zudem über das erste Schaltelement an dem drehfesten Bauteil festsetzbar.One with a second element of the first planetary gear and a first element of the second planetary gear rotatably connected fourth shaft is rotatably connected via the second switching element to the drive shaft. The second element of the first planetary gear set can also be fixed via the first switching element on the rotationally fixed component.

Eine mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbundene fünfte Welle ist über das dritte Schaltelement an dem drehfesten Bauteil festsetzbar ist.A rotatably connected to a third element of the second planetary gear fifth shaft is fixed via the third switching element on the rotationally fixed component.

Die Abtriebswelle verbindet drehfest ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes.The output shaft rotatably connects a third element of the first planetary gear set with a second element of the second planetary gear set.

Mit anderen Worten ist bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung die Antriebswelle permanent drehfest mit der Variator-Einheit verbunden, während die Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht.In other words, in the transmission device according to the invention, the drive shaft permanently rotatably connected to the variator unit, while the output shaft rotatably connected to the third element of the first planetary gear set and the second element of the second planetary gear set.

Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die vierte Welle der Getriebevorrichtung und damit das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgesetzt und damit an einer Drehbewegung gehindert, wohingegen bei Betätigung des dritten Schaltelements die fünfte Welle und damit das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes am drehfesten Bauteil festgesetzt wird. Bei Betätigung des zweiten Schaltelements wird die vierte Welle und damit sowohl das zweite Element des ersten Planetenradsatzes sowie das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden.Upon actuation of the first switching element, the fourth shaft of the transmission device and thus the second element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gearset fixed to a rotationally fixed component and thus prevented from rotating, whereas upon actuation of the third switching element, the fifth shaft and thus the third element of the second planetary gear set is fixed to the non-rotatable component. Upon actuation of the second switching element, the fourth shaft and thus both the second element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set is rotatably connected to the drive shaft.

Bei dem drehfesten Bauteil des Getriebes handelt es sich erfindungsgemäß um eine permanent stillstehende Komponente des Getriebes, bevorzugt um ein Getriebegehäuse oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses.The non-rotatable component of the transmission according to the invention is a permanently stationary component of the transmission, preferably a transmission housing or a part of such a transmission housing.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement als Bremsen gestaltet, die bei Ansteuerung jeweils die je zugehörige Komponente des Getriebes auf Stillstand abbremsen und am drehfesten Bauteil festsetzen. Dagegen liegt das zweite Schaltelement als Kupplung vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen rotierbaren Komponenten der Getriebevorrichtung in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden.In the transmission according to the invention, the first switching element and the third switching element are designed as brakes, which decelerate in each case the respective associated component of the transmission to a standstill and set on the non-rotatable component. In contrast, the second switching element is present as a clutch, which in each case the corresponding rotatable components of the transmission device in their rotational movements equalize each other and subsequently connect to each other in rotation with each other.

Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Elemente der Planetenradsätze ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Elemente auch als kurze axiale und/oder radiale Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die permanent drehfest miteinander verbundenen Elemente der Planetenradsätze dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Elemente und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Elemente im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.A respective rotationally fixed connection of the rotatable elements of the planetary gear sets according to the invention preferably realized via one or more intermediate waves, which may be present in a spatially dense position of the elements as short axial and / or radial spacers. Specifically, the permanently non-rotatably interconnected elements of the planetary gear sets can each be present either as non-rotatably interconnected individual components or in one piece. In the second-mentioned case, the respective elements and the optionally existing shaft are then formed by a common component, wherein this is realized in particular just when the respective elements in the transmission are spatially close to each other.

Bei Elementen der Planetenradsätze, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.In the case of elements of the planetary gear sets, which are connected to each other in a rotationally fixed manner only by actuation of a respective switching element, a connection is likewise preferably realized via one or more intermediate waves.

Es hat sich herausgesellt, dass durch die Erfindung eine Getriebevorrichtung bereitgestellt werden kann, die einen einfachen Aufbau mit nur zwei Planetenradsätzen und drei Schaltelementen und eine kompakte Bauweise aufweist und sich zudem durch nur geringe Getriebeverluste auszeichnet. Anders als im nächstliegenden Stand der Technik, wo die Variator-Einheit für einzelne Fahrbereiche überbrückt wird, ist erfindungsgemäß die Leistung stets zumindest teilweise über die Variator-Einheit darstellbar ist, d.h. die Variator-Einheit ist bei allen drei Fahrbereichen beteiligt. Zudem weist das Getriebe nur geringe Bauteilbelastungen und insbesondere eine geringe Variatorbelastung auf. Die Getriebevorrichtung eignet sich besonders als Fron-Quer- oder Heck-Quer-Anordnung mit seitlichem Abtrieb.It has been found that a transmission device can be provided by the invention, which has a simple structure with only two planetary gear sets and three switching elements and a compact design and is also characterized by only small transmission losses. Unlike in the closest prior art, where the variator unit is bridged for individual driving ranges, according to the invention the power is always at least partially representable via the variator unit, i. the variator unit is involved in all three driving ranges. In addition, the transmission has only low component loads and in particular a low variator load. The transmission device is particularly suitable as Fron-transverse or rear-transverse arrangement with lateral output.

Prinzipiell sind die gängigsten mechanischen, hydrostatischen oder elektrischen Variatoren denkbar. Ausführungsbeispiele für mechanische Variatoren sind NuVinci-, Kegelring- und Planetenrollenvariator. Ein Ausführungsbeispiel für hydrostatische Variatoren sind zwei Hydrostaten. Ein Ausführungsbeispiel für elektrische Variatoren sind zwei Elektromaschinen.In principle, the most common mechanical, hydrostatic or electric variators are conceivable. Embodiments of mechanical variators are NuVinci, cone ring and planetary roller variator. An exemplary embodiment of hydrostatic variators are two hydrostats. An exemplary embodiment of electrical variators are two electric machines.

Entsprechend einer Ausführungsform ist es jedoch bevorzugt, dass der Variator ein mechanischer Variator, besonders bevorzugt ein NuVinci-Variator oder Planetenrollenvariator ist, da ein solcher keine Drehrichtungsumkehr zwischen seinen beiden Seiten aufweist. According to one embodiment, however, it is preferred that the variator is a mechanical variator, more preferably a NuVinci variator or planetary roller variator, as such has no reversal of direction of rotation between its two sides.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, ausgehend von einer Anschlussstelle der Antriebswelle der Getriebevorrichtung, dass die zwei Planetenradsätze axial benachbart angeordnet sind. Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz koaxial zueinander liegend angeordnet sind.Moreover, it is preferable, starting from a connection point of the drive shaft of the transmission device, that the two planetary gear sets are arranged axially adjacent. By "axial" in the context of the invention is meant an orientation in the direction of an axis, along which the first planetary gear set and the second planetary gear set are arranged coaxially to one another.

Es ist bevorzugt, dass der erste Planetenradsatz als ein Minus-Planetenradsatz und der erste Planetenradsatz als ein Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei es sich bei dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes um einen Planetenradträger und bei dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt, wobei es sich bei dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes um einen Planetenradträger handelt.It is preferred that the first planetary gear set is a minus planetary gear set and the first planetary gear set is a plus planetary gear set, wherein the first element of the first planetary gear set is a sun gear, and in the second element of the first planetary gear set is a planet carrier wherein the third element of the first planetary gear set is a ring gear, wherein the first element of the second planetary gear set is a sun gear, the second element of the second planetary gear set is a ring gear and the third element of the second planetary gear is a planet carrier.

Der Minus-Planetenradsatz ist auch als einfacher Planetenradsatz bekannt. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an einem Planetenradträger bzw. Steg verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht.The minus planetary gear set is also known as a simple planetary gear set. A minus planetary gear set is known to be on a planet carrier or web rotatably mounted planetary gears, which mesh with the sun gear and the ring gear of this planetary gear, so that the ring gear rotates with held planet carrier and rotating sun gear in the direction opposite to Sonnenraddrehrichtung.

Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.A plus planetary gear set is known to be rotatably mounted on its planet gear and meshing with each other inner and outer planetary gears, the sun gear of this planetary mesh with the inner planet gears and the ring gear of this planetary gear with the outer planetary gears, so that the ring gear with held planet carrier and rotating sun gear in the direction of Sonnenraddrehrichtung same direction turns.

Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetenradsatz in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetenradsatz 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-Planetenradsatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetenradsatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren.Where there is a connection of the individual elements, a minus planetary gear set can be converted into a plus planetary gear, then compared to the execution as a minus planetary gear 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 allows this. It would also be compared to the plus planetary gear also the ring gear and the Planetensteganbindung to swap with each other, and to reduce a gearbox ratio by one.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei geschlossenem dritten Schaltelement ein variabler erster Fahrbereich, insbesondere ein erster Vorwärtsfahrbereich realisiert wird, und/oder wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement ein leistungsverzweigter zweiter Fahrbereich, insbesondere ein zweiter Vorwärtsfahrbereich realisiert wird, und/oder wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement ein variabler dritter Fahrbereich, insbesondere ein erster Rückwärtsfahrbereich realisiert wird.Furthermore, it is preferred that when the third switching element is closed, a variable first driving range, in particular a first forward driving range is realized, and / or wherein a second power-split second power range, in particular a second forward driving range is realized when the second switching element is closed, and / or wherein when the first switching element is closed a variable third driving range, in particular a first reverse driving range is realized.

Es hat sich gezeigt, dass im zweiten Fahrbereich eine geringe Variatorbelastung darstellbar ist.It has been shown that in the second driving range a small variator load can be displayed.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor mit einem der rotierbaren Bauteile des Getriebes drehfest gekoppelt ist, also mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle, einer der Wellen bzw. der einem der drei Elemente der Planetenradsätze. Bevorzugt ist, dass ein Stator der Elektromaschine drehfest mit dem drehfesten Bauteil des Getriebes verbunden ist. Zudem kann die Elektromaschine hierbei insbesondere elektromotorisch und/oder generatorisch betrieben werden, um unterschiedliche Funktionen zu realisieren. Insbesondere kann dabei ein rein elektrisches Fahren, ein Boosten über die Elektromaschine, ein Abbremsen und Rekuperieren und/oder ein Synchronisieren im Getriebe über die Elektromaschine vollzogen werden. Der Rotor der Elektromaschine kann dabei koaxial zu dem jeweiligen Bauteil liegen oder achsversetzt zu diesem angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall dann eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen, beispielsweise in Form von Stirnradstufen, oder auch einen Zugmitteltrieb, wie einen Ketten- oder Riementrieb, realisiert sein kann.In a further development of the invention, an electric machine is provided whose rotor is rotatably coupled to one of the rotatable components of the transmission, ie with the drive shaft, the output shaft, one of the shafts or one of the three elements of the planetary gear sets. It is preferred that a stator of the electric machine is rotatably connected to the rotationally fixed component of the transmission. In addition, the electric machine can in this case in particular be operated by an electric motor and / or as a generator in order to realize different functions. In particular, a purely electric driving, a boosting via the electric machine, a deceleration and recuperation and / or a synchronization in the transmission via the electric machine can be performed. The rotor of the electric machine can be coaxial with the respective component or be arranged offset in relation to this, in the latter case then a coupling via one or more intermediate gear ratios, for example in the form of spur gears, or a traction mechanism, such as a chain or belt drive , can be realized.

Bevorzugt ist der Rotor der Elektromaschine aber mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt, wobei hierdurch ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges auf geeignete Art und Weise dargestellt wird. Weiter bevorzugt werden eines oder mehrere der Schaltelemente als interne Anfahrelemente für das elektrische Fahren verwendet. Als Alternative kann aber auch eine separate Anfahrkupplung zur Anwendung kommen, welche zwischen der Elektromaschine und der Variatoreinheit positioniert ist.Preferably, however, the rotor of the electric machine is rotatably coupled to the drive shaft, whereby a purely electric driving of the motor vehicle is represented in a suitable manner. More preferably, one or more of the switching elements are used as internal starting elements for electric driving. Alternatively, however, a separate starting clutch may be used which is positioned between the electric machine and the variator unit.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche insbesondere in Kombination mit der vorgenannten Anordnung einer Elektromaschine realisiert wird, ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist. Die Anschlusswelle dient dann innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges der Anbindung an die Antriebsmaschine. Das Vorsehen der Trennkupplung hat dabei den Vorteil, dass im Zuge des rein elektrischen Fahrens eine Verbindung zur Antriebsmaschine unterbrochen werden kann, wodurch diese nicht mitgeschleppt wird. Die Trennkupplung ist dabei bevorzugt als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Lamellenkupplung, kann aber ebenso gut auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation, vorliegen.According to a further embodiment possibility of the invention, which is realized in particular in combination with the aforementioned arrangement of an electric machine, is also a separating clutch is provided, via which the drive shaft with a connecting shaft rotatably connected. The connecting shaft then serves within a motor vehicle drive train of the connection to the drive machine. The provision of the separating clutch has the advantage that in the course of purely electric driving a connection to the drive machine can be interrupted, so that they are not dragged. The separating clutch is preferably designed as a non-positive switching element, such as a multi-disc clutch, but may also be present as a positive switching element, such as a dog clutch or lock synchronization.

Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und ist dann zwischen einer insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Achsgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Achsgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.The transmission according to the invention is in particular part of a motor vehicle drive train and is then arranged between a drive motor of the motor vehicle designed in particular as an internal combustion engine and further components of the drive train following in the direction of power flow to drive wheels of the motor vehicle. Here, the drive shaft of the transmission is either permanently non-rotatably coupled to a crankshaft of the internal combustion engine or connected via an intermediate disconnect clutch or a starting element with this, between the engine and transmission also a torsional vibration damper can be provided. On the output side, the transmission within the motor vehicle drive train is then preferably coupled to an axle drive of a drive axle of the motor vehicle, although here also a connection to a longitudinal differential may be present, via which a distribution takes place on a plurality of driven axles of the motor vehicle. The axle or the longitudinal differential can be arranged with the transmission in a common housing. Likewise, a torsional vibration damper can also be integrated into this housing.

Dass zwei Bauteile des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Verbindung dieser Bauteile, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauteilen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauteil des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauteile sind starr miteinander gekoppelt.The fact that two components of the transmission are non-rotatably "connected" or "coupled" or "communicate with one another" means in the context of the invention a permanent connection 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 Bauteilen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauteile 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 Bauteile in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauteile unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauteilen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauteile über das Schaltelement bezeichnet.However, if a switching element is provided between two components of the transmission, then these components are not permanently rotatably coupled to each other, but a rotationally fixed coupling is made only by pressing the intermediate switching element. In this case, an actuation of the switching element in the sense of the invention means that the relevant switching element is transferred into a closed state and in the sequence, the components directly coupled thereto in their rotational movements equal to each other. 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 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.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer bevorzugten ersten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht;
  • 2 eine Schaltmatrix der Getriebevorrichtung gem. 1;
  • 3 eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer bevorzugten zweiten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht;
  • 4 eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer bevorzugten dritten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht; und
  • 5 eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in einer bevorzugten vierten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht.
The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it
  • 1 a transmission device according to the invention in a preferred first embodiment in a schematic view;
  • 2 a switching matrix of the transmission device acc. 1 ;
  • 3 a transmission device according to the invention in a preferred second embodiment in a schematic view;
  • 4 a transmission device according to the invention in a preferred third embodiment in a schematic view; and
  • 5 a transmission device according to the invention in a preferred fourth embodiment in a schematic view.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer leistungsverzweigten stufenlosen Getriebevorrichtung 100 in Form eines mechanischen IVT-Getriebes, das im Bereich einer Antriebswelle 1 mit einer nicht dargestellten Antriebsmaschine direkt, d.h. ohne Kopplungsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Die Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine in Form einer Dieselbrennkraftmaschine oder eines Benzinmotors sein. 1 shows a schematic representation of a power split continuously variable transmission device 100 in the form of a mechanical IVT transmission in the area of a drive shaft 1 with a drive machine, not shown directly, ie is in operative connection without coupling device. The prime mover may be an internal combustion engine in the form of a diesel engine or a gasoline engine.

Ein von der Antriebsmaschine zur Verfügung stehendes und im Bereich der Antriebswelle 1 anliegendes Drehmoment ist über mehrere Leistungspfade führbar, wobei ein Variator 10 zum Variieren einer Übersetzung des jeweiligen Leistungspfads vorgesehen ist, womit die Gesamtübersetzung der Getriebevorrichtung 100 über den Variator 10 in gewünschtem Umfang stufenlos veränderbar ist.One of the drive machine available and in the field of drive shaft. 1 applied torque is feasible across multiple power paths, with a variator 10 is provided for varying a translation of the respective power path, whereby the overall ratio of the transmission device 100 over the variator 10 is infinitely variable in the desired extent.

Die über die Leistungspfade geführten Anteile des getriebeeingangsseitig im Bereich der Antriebswelle 1 anliegenden Drehmomentes werden in Richtung der Abtriebswelle 2 geführt.The guided over the power paths shares the transmission input side in the drive shaft 1 applied torque are in the direction of the output shaft 2 guided.

Das Getriebe 100 umfasst ferner drei Schaltelemente B1, B2 und K1 und einen mit dem Variator 10 verbundenen ersten Planetenradsatz RS1. Zudem umfasst das Getriebe 100 einen mit dem ersten Planetenradsatz RS1 verbundenen zweiten Planetenradsatz RS2. Die Schaltelemente B1 und B2 sind als Bremsen, das Schaltelement K1 ist als Kupplung ausgeführt. Der erste Planetenradsatz RS1 ist als einfacher (Minus-) Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz RS2 ist als ein Plus-Planetenradsatz ausgebildet.The gear 100 also includes three switching elements B1 . B2 and K1 and one with the variator 10 connected first planetary gear set RS1 , In addition, the transmission includes 100 one with the first planetary gear set RS1 connected second planetary gear set RS2 , The switching elements B1 and B2 are as brakes, the switching element K1 is designed as a clutch. The first planetary gear set RS1 is a simple (negative) planetary gear set, the second planetary gear set RS2 is designed as a plus planetary gear set.

Für einen Minus- Planetenradsatz gilt folgende Nomenklatur: das erste Element ist das Sonnenrad, das zweite Element ist der Planetenträger bzw. Steg und das dritte Element ist das Hohlrad.For a negative planetary gear set the following nomenclature applies: the first element is the sun gear, the second element is the planet carrier or web and the third element is the ring gear.

Für einen Plus-Planetenradsatz gilt folgende Nomenklatur: das erste Element ist das Sonnenrad, das zweite Element ist das Hohlrad und das dritte Element ist der Planetenträger bzw. Steg.The following nomenclature applies to a plus planetary gear set: the first element is the sun gear, the second element is the ring gear and the third element is the planet carrier or web.

Der Variator 10, die Schaltelemente B1, B2 und K1 sowie die zwei Planetenradsätze RS1, RS2 sind zwischen Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 des Getriebes 100 angeordnet.The variator 10 , the switching elements B1 . B2 and K1 as well as the two planetary gear sets RS1 . RS2 are between drive shaft 1 and output shaft 2 of the transmission 100 arranged.

Der erste Planetenradsatz RS1 umfasst ein erstes, zweites und drittes Element E11, E12 und E13, wobei das erste Element E11 einem Sonnenrad SO1, das zweite Element E12 einem Planetenradträger bzw. Steg PT1 und das dritte Element E13 einem Hohlrad HO1 entspricht.The first planetary gear set RS1 comprises a first, second and third element E11 . E12 and E13 , where the first element E11 a sun wheel SO1 , the second element E12 a planet carrier or web PT1 and the third element E13 a ring gear HO1 equivalent.

In bekannter Weise kämmen das Sonnenrad SO1 mit einem oder mehreren an dem Planetenradträger PT1 drehbar gelagerten Planetenrädern PR1, die ihrerseits mit dem Hohlrad HO1 kämmen, so dass sich das Hohlrad HO1 bei festgehaltenem Planetenradträger PT1 und drehendem Sonnenrad SO1 in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Der Steg PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über die Bremse B1 an einem als Getriebegehäuse GG ausgebildeten drehfesten Bauteil festsetzbar.In a known way comb the sun gear SO1 with one or more on the planet carrier PT1 rotatably mounted planetary gears PR1 , in turn, with the ring gear HO1 comb, so that the ring gear HO1 with held planet carrier PT1 and rotating sun gear SO1 rotates in the direction opposite to Sonnenraddrehrichtung direction. The jetty PT1 of the first planetary gear set RS1 is over the brake B1 can be fixed to a non-rotatable component designed as a transmission housing GG.

Der zweite Planetenradsatz RS2 umfasst erstes, zweites und drittes Element E21, E22 und E23, wobei das erste Element E21 einem Sonnenrad SO2, das zweite Element E22 einem Hohlrad HO2 und das dritte Element E23 einem einem Planetenradträger bzw. Steg PT2 entspricht. Innere und äußere Planetenräder PR21 bzw. PR22 sind an dem Planetenradträger PT2 drehbar gelagert.The second planetary gear set RS2 includes first, second and third elements E21 . E22 and E23 , where the first element E21 a sun wheel SO2 , the second element E22 a ring gear HO2 and the third element E23 a planet carrier or web PT2 equivalent. Inner and outer planet gears PR21 or. PR22 are on the planet carrier PT2 rotatably mounted.

In bekannter Weise kämmt das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit den inneren Planetenrädern PR21 und das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit den äußeren Planetenrädern PR22, so dass sich das Hohlrad HO2 bei festgehaltenem Planetenradträger PT2 und drehendem Sonnenrad SO2 in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.In a known way, the sun gear meshes SO2 of the second planetary gear set RS2 with the inner planet wheels PR21 and the ring gear HO2 of the second planetary gear set RS2 with the outer planet wheels PR22 , so that the ring gear HO2 with held planet carrier PT2 and rotating sun gear SO2 in the direction of Sonnenraddrehrichtung the same direction turns.

Der Variator 10 ist als NuVinci-Variator ausgebildet. Bekanntermaßen weißt ein NuVinci-Variator eine Primärseite 11 und eine Sekundärseite 12 auf. Zudem ist er am Getriebegehäuse festgelegt. Die Primärseite 12 ist mit der Antriebswelle 1 des Getriebes 100 drehfest verbunden. Die Sekundärseite 12 des Variators 10 ist über eine dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden. Zudem ist die Antriebswelle 1 über die Kupplung K1 mit der vierten Welle 4 drehfest verbindbar.The variator 10 is designed as a NuVinci variator. As you know, a NuVinci variator knows a primary page 11 and a secondary side 12 on. In addition, it is fixed to the gearbox. The primary side 12 is with the drive shaft 1 of the transmission 100 rotatably connected. The secondary side 12 of the variator 10 is about a third wave 3 with the sun wheel SO1 of the first planetary gear set RS1 rotatably connected. In addition, the drive shaft 1 over the clutch K1 with the fourth wave 4 rotatably connected.

Der Steg PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit der fünften Welle 5 drehfest verbunden. Die fünfte Welle 5 wiederum kann über die Bremse B2 an einem drehfesten Bauteil, bspw. dem Getriebegehäuse GG festgesetzt werden. Ist die Bremse B2 aktiviert, so wird der Steg PT2 an der Drehung gehindert.The jetty PT2 of the second planetary gear set RS2 is with the fifth wave 5 rotatably connected. The fifth wave 5 turn, can over the brake B2 be fixed to a non-rotatable component, eg. The transmission housing GG. Is the brake B2 activated, the bridge becomes PT2 prevented from rotating.

Die Hohlräder HO1 und HO2 der beiden Planetenradsätze RS1, RS2 sind über die zweite Welle 2 drehfest verbunden, wobei die zweite Welle zudem die Abtriebswelle 2 bildet.The ring gears HO1 and HO2 the two planetary gear sets RS1 . RS2 are about the second wave 2 rotatably connected, wherein the second shaft also the output shaft 2 forms.

Der Steg PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über die vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbunden, sodass bei geschlossener Kupplung K1 die Antriebswelle 1 mit dem Steg PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit dem Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbunden ist.The jetty PT1 of the first planetary gear set RS1 is about the fourth wave 4 with the sun wheel SO2 of the second planetary gear set RS2 rotatably connected, so with the clutch closed K1 the drive shaft 1 with the jetty PT1 of the first planetary gear set RS1 and with the sun wheel SO2 of the second planetary gear set RS2 rotatably connected.

Zudem kann die vierte Welle 4 über die Bremse B1 am Getriebegehäuse GG festgesetzt werden. Ist die Bremse B1 aktiviert, so werden der Steg PT1 und das Sonnenrad SO2 an der Drehung gehindert.In addition, the fourth wave 4 over the brake B1 be fixed to the transmission housing GG. Is the brake B1 activated, so become the bridge PT1 and the sun wheel SO2 prevented from rotating.

So lassen sich vorliegend in der Getriebevorrichtung 100 durch selektives Schalten der Schaltelemente B1, B2 und K1 zwei Übersetzungsbereiche bzw. Fahrbereiche V1 und V2 für Vorwärtsfahrt und ein Übersetzungsbereich bzw. Fahrbereich R1 für Rückwärtsfahrt darstellen. Der Wechsel zwischen den Fahrbereichen geschieht durch das wechselseitige Öffnen und Schließen zweier Schaltelemente in einem Drehzahlsynchronpunkt.So can be present in the transmission device 100 by selective switching of the switching elements B1 . B2 and K1 two translation ranges or ranges V1 and V2 for forward travel and a gear range or driving range R1 represent for reverse drive. The change between the driving ranges is done by the mutual opening and closing of two switching elements in a speed synchronization point.

Um die Getriebevorrichtung 100 in radialer Richtung bauraumgünstig ausführen zu können, sind die Planetenradsätze RS1 und RS2 axial benachbart angeordnet. Der erste Planetenradsatz RS1 ist axial zwischen dem Variator 10 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet.To the transmission device 100 be able to perform space-saving in the radial direction, the planetary gear sets RS1 and RS2 arranged axially adjacent. The first planetary gear set RS1 is axial between the variator 10 and the second planetary gear set RS2 arranged.

Durch die Wahl geeigneter Übersetzungen können Sonnenrad SO1 und Steg PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit gleicher, aber entgegengesetzter Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden, sodass das abtreibende Hohlrad HO1 steht, d.h. dessen Drehzahl gleich Null ist. Wird nun die Drehzahl des Sonnenrad SO1 durch eine Verstellung der Variatorübersetzung verändert, beginnt das Hohlrad HO1 zu drehen. Das Fahrzeug fährt an. So kann in vorteilhafter Weise auf eine Anfahrkupplung verzichtet werden.By choosing suitable translations sun gear SO1 and footbridge PT1 of the first planetary gear set RS1 operated at the same but opposite peripheral speed, so that the driven ring gear HO1 is, ie whose speed is zero. Will now be the speed of the sun gear SO1 changed by an adjustment of the variator, the ring gear starts HO1 to turn. The vehicle starts. So can be dispensed advantageously on a starting clutch.

2 zeigt ein tabellarisches Schaltschema der Getriebevorrichtung 100. Aus dem Schaltschema geht hervor, dass zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereichs V1 für Vorwärtsfahrt das dritte Schaltelement B2 zu schließen ist, während die anderen Schaltelemente B1 und K1 in geöffnetem Betriebszustand vorliegen. Liegt eine entsprechende Anforderung zur Darstellung des zweiten Übersetzungsbereichs V2 für Vorwärtsfahrt vor, ist das dritte Schaltelement B2 bei aktuell eingelegtem ersten Übersetzungsbereich V1 für Vorwärtsfahrt zu öffnen und das zweite Schaltelement K1 zu schließen, während das erste Schaltelement B1 in geöffnetem Betriebszustand belassen wird. Liegt wiederum eine entsprechende Anforderung zur Darstellung des dritten Übersetzungsbereichs R1 für Rückwärtsfahrt vor, ist das erste Schaltelement B1 zu schließen, während die Schaltelemente K1 und B2 in geöffnetem Betriebszustand zu überführen bzw. zu halten sind. Wie oben bereits beschrieben, handelt es sich bei den Schaltelementen B1 und B2 um Bremsen und bei dem Schaltelement K1 um eine Kupplung. 2 shows a tabular circuit diagram of the transmission device 100 , The wiring diagram shows that for the representation of the first transmission range V1 for forward driving the third switching element B2 is close while the other switching elements B1 and K1 in open operating state. If there is a corresponding request to display the second translation area V2 for forward travel, is the third switching element B2 with currently loaded first translation area V1 to open for forward drive and the second switching element K1 close while the first switching element B1 is left in the open operating state. In turn, there is a corresponding requirement for the representation of the third translation range R1 for reverse drive, is the first switching element B1 close while the switching elements K1 and B2 to be transferred or kept in an open operating state. As already described above, the switching elements are B1 and B2 to brakes and the switching element K1 around a clutch.

Bei eingelegtem Übersetzungsbereich V1 für Vorwärtsfahrt wird das gesamte über die Antriebswelle 1 in die Getriebevorrichtung 100 eingeleitete Drehmoment über den Variator 10 in Richtung der Abtriebswelle 2 ohne Leistungsverzweigung geführt, womit der erste Übersetzungsbereich V1 einen sogenannten Direktfahrbereich darstellt, dessen Spreizung der Spreizung des Variators 10 entspricht.With inserted translation area V1 for forward drive, the whole is via the drive shaft 1 into the transmission device 100 introduced torque via the variator 10 in the direction of the output shaft 2 without power split led, whereby the first compilation range V1 represents a so-called direct drive range whose spread of the spread of the variator 10 equivalent.

Bei eingelegtem Übersetzungsbereich V2 für Vorwärtsfahrt wird ein geringerer erster Teil des über die Antriebswelle 1 in die Getriebevorrichtung 100 eingeleiteten Drehmoments über den Variator 10 in Richtung der Abtriebswelle 2 und ein größerer zweiter Teil des Drehmoments über die Kupplung K1 und die vierte Welle 4 in den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 geführt. Somit erfolgt der Leistungsfluss im Übersetzungsbereichs V2 leistungsverzweigt.With inserted translation area V2 for forward travel is a lesser first part of the drive shaft 1 into the transmission device 100 introduced torque via the variator 10 in the direction of the output shaft 2 and a larger second part of the torque across the clutch K1 and the fourth wave 4 in the first and second planetary gear set RS1 . RS2 guided. Thus, the power flow occurs in the translation area V2 power split.

Bei eingelegtem Übersetzungsbereich R1 für Rückwärtsfahrt wird das gesamte über die Antriebswelle 1 in die Getriebevorrichtung 100 eingeleitete Drehmoment über den Variator 10 in Richtung der Abtriebswelle 2 ohne Leistungsverzweigung geführt, womit der dritte Übersetzungsbereich R1 ebenfalls einen sogenannten Direktfahrbereich darstellt, dessen Spreizung der Spreizung des Variators 10 entspricht.With inserted translation area R1 for reverse drive, the entire over the drive shaft 1 into the transmission device 100 introduced torque via the variator 10 in the direction of the output shaft 2 without power split led, whereby the third compilation range R1 also represents a so-called direct drive range whose spread of the spread of the variator 10 equivalent.

Eine Übersetzung der Getriebevorrichtung 100 ist innerhalb der Fahrbereiche V1, V2 und R1 über den Variator 10 jeweils stufenlos variierbar.A translation of the transmission device 100 is within the driving ranges V1 . V2 and R1 over the variator 10 each infinitely variable.

Die 3 bis 5 zeigen das Getriebe 100 in einer Hybridanwendung in drei Ausführungsformen. Für die Anbindung einer Elektromaschine EM eignet sich insbesondere die Antriebswelle 1.The 3 to 5 show the gear 100 in a hybrid application in three embodiments. For the connection of an electric machine EM in particular, the drive shaft is suitable 1 ,

Das Getriebe gemäß 3 weist eine Elektromaschine EM auf, deren Stator S am drehfesten Bauteil GG festgesetzt ist, während ein Rotor R der Elektromaschine EM drehfest mit der Antriebswelle 1 verbunden ist. Des Weiteren kann die Antriebswelle 1 an der Anschlussstelle 1-A über eine zwischenliegende Trennkupplung K0, welche vorliegend als Lamellenschaltelement gestaltet ist, mit einer Anschlusswelle AN drehfest verbunden werden, welche wiederum mit einer Kurbelwelle der Antriebsmaschine verbunden ist (nicht dargestellt). Aufgrund der drehfesten Verbindung des Rotors R mit der Antriebswelle 1 ist die Elektromaschine EM koaxial zu der Antriebswelle 1 platziert.The transmission according to 3 has an electric machine EM on, whose stator S is fixed to the non-rotatable member GG, while a rotor R the electric machine EM rotatably with the drive shaft 1 connected is. Furthermore, the drive shaft 1 at the junction 1-A via an intermediate separating clutch K0 , which is designed here as a lamellar switching element, are rotatably connected to a connecting shaft AN, which in turn is connected to a crankshaft of the drive machine (not shown). Due to the rotationally fixed connection of the rotor R with the drive shaft 1 is the electric machine EM coaxial with the drive shaft 1 placed.

Über die Elektromaschine EM kann dabei ein rein elektrisches Fahren realisiert werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet wird, um die Antriebswelle 1 von der Anschlusswelle AN zu entkoppeln und die Verbrennungskraftmaschine nicht mitzuschleppen. Es können alle stufenlosen Fahrbereiche auch elektrisch genutzt werden. Ein Zustart in die verbrennungsmotorischen Fahrbereiche ist immer möglich. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.About the electric machine EM In this case, a purely electric driving can be realized, in which case the separating clutch K0 is opened to the drive shaft 1 to decouple from the connecting shaft AN and not to drag along the internal combustion engine. All stepless driving ranges can also be used electrically. It is always possible to get into the combustion engine driving ranges. Otherwise, the embodiment corresponds to 3 according to the variant 1 so that reference is made to what has been described.

Ferner zeigt 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes 100 gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 3 entspricht. Unterschiedlich ist dabei, dass die Elektromaschine EM nicht koaxial, sondern achsversetzt zu der Antriebswelle 1 angeordnet ist. In der Folge sind auch ein - vorliegend nicht im Detail dargestellter - Rotor der Elektromaschine EM und die Antriebswelle 1 nicht drehfest miteinander verbunden, sondern über eine zwischenliegende Stirnradstufe SRS miteinander gekoppelt. Dabei ist ein Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS drehfest auf der Antriebswelle 1 platziert und kämmt mit einem Stirnrad SR2, das drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM angeordnet ist. Diese Eingangswelle EW stellt dann innerhalb der Elektromaschine EM die Verbindung zum Rotor her. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.Further shows 4 a schematic view of a transmission 100 according to a further embodiment possibility of the invention, which thereby as far as possible the previous variant 3 equivalent. The difference is that the electric machine EM not coaxial, but Off-axis to the drive shaft 1 is arranged. As a result, a - not shown in detail here - rotor of the electric machine EM and the drive shaft 1 not rotatably connected to each other, but via an intermediate spur gear SRS coupled together. This is a spur gear SR1 the spur gear stage SRS rotatably on the drive shaft 1 placed and combs with a spur gear SR2 , which rotatably on an input shaft EW of the electric machine EM is arranged. This input shaft EW then places inside the electric machine EM the connection to the rotor. Otherwise, the embodiment corresponds to 4 according to the variant 3 so that reference is made to what has been described.

Zudem ist in 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes 100 entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die ebenfalls wieder im Wesentlichen der Variante nach 3 entspricht. Wie schon bei der Ausgestaltung gemäß 4 ist dabei aber die Elektromaschine EM nicht koaxial, sondern achsversetzt zu der Antriebswelle 1 platziert. Eine drehfeste Koppelung zwischen der Antriebswelle 1 und einem - nicht dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM ist dabei über einen Zugmitteltrieb ZT verwirklicht, der bevorzugt als Kettentrieb vorliegt. Dieser Zugmitteltrieb ZT koppelt dabei die Antriebswelle 1 mit einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM. Ansonsten entspricht die Variante nach 5 der Ausführungsform nach 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.Moreover, in 5 a schematic representation of a transmission 100 according to a further embodiment of the invention, which also again essentially the variant according to 3 equivalent. As in the embodiment according to 4 but is the electric machine EM not coaxial, but off-axis to the drive shaft 1 placed. A non-rotatable coupling between the drive shaft 1 and a - not shown - rotor of the electric machine EM is via a traction drive ZT realized, which is preferably present as a chain drive. This traction drive ZT coupled thereby the drive shaft 1 with an input shaft EW of the electric machine EM , Otherwise, the variant corresponds to 5 the embodiment according to 3 so that reference is made to what has been described.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und einem guten Wirkungsgrad realisiert werden.By means of the embodiments according to the invention, a transmission with a compact design and a good efficiency can be realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebswelledrive shaft
22
Abtriebswelle, zweite WelleOutput shaft, second shaft
33
dritte Wellethird wave
44
vierte Wellefourth wave
55
fünfte Wellefifth wave
1010
Variator-Einheit, Variator, NuVinci-VariatorVariator unit, variator, NuVinci variator
100100
Leistungsverzweigte stufenlose Getriebevorrichtung, stufenloses PlanetengetriebePower split stepless transmission device, stepless planetary gearbox
AnOn
Anschlusswelleconnecting shaft
B1B1
erstes Schaltelement, Bremsefirst switching element, brake
B2B2
drittes Schaltelement, Bremsethird switching element, brake
E11E11
erstes Elementfirst element
E12E12
zweites Elementsecond element
E13E13
drittes Elementthird element
E21E21
erstes Elementfirst element
E22E22
zweites Elementsecond element
E23E23
drittes Elementthird element
EMEM
Elektromaschineelectric machine
HO1HO1
erstes Hohlradfirst ring gear
HO2HO2
zweites Hohlradsecond ring gear
K0K0
Trennkupplungseparating clutch
K1K1
zweites Schaltelement, Kupplungsecond switching element, coupling
RS1RS1
erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
RS2RS2
zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
SO1SO1
erstes Sonnenradfirst sun gear
SO2SO2
zweites Sonnenradsecond sun wheel
PR1PR1
Planetenradplanet
PR2PR2
Planetenradplanet
PR21PR21
inneres Planetenradinner planet wheel
PR22PR22
äußeres Planetenrad outer planetary gear
PT1PT1
erster Planetenradträger, Stegfirst planet carrier, bridge
PT2PT2
zweiter Planetenradträger, Stegsecond planet carrier, bridge
R1R1
dritter Fahrbereich, rückwärtsthird driving range, backwards
RR
Rotorrotor
SS
Statorstator
SRSSRS
Stirnradstufespur gear
SR1SR1
Stirnradspur gear
SR2SR2
Stirnradspur gear
ZTZT
Zugmitteltriebtraction drive
V1V1
erster Fahrbereich, vorwärtsfirst driving range, forward
V2V2
zweiter Fahrbereich, vorwärtssecond driving range, forward

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20160109002 A1 [0002]US 20160109002 A1 [0002]
  • WO 2014179717 [0003]WO 2014179717 [0003]

Claims (10)

Leistungsverzweigte stufenlose Getriebevorrichtung, umfassend eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2), einen ersten Planetenradsatz (RS1) der zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet ist, einen mit dem ersten Planetenradsatz (RS1) verbundenen und zwischen der Antriebswelle (1) und Abtriebswelle (6) angeordneten zweiten Planetenradsatz (RS2), eine Variator-Einheit (10) die ausgebildet ist, stufenlos Leistung von der Antriebswelle (1) zum ersten Planetenradsatz (RS1) zu übertragen, wobei ein erstes (B1), zweites (K1) und drittes Schaltelement (B2) vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über die Variator-Einheit (10) und die Planetenradsätze (RS1, RS2) unter Bereitstellung eines ersten (V1), zweiten (V2) und dritten Fahrbereichs (R1) darstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Variator-Einheit (10) an einem drehfesten Bauteil (GG) festgesetzt ist, eine Primärseite (11) der Variator-Einheit (10) mit der Antriebswelle (1) und eine Sekundärseite (12) der Variator-Einheit über eine dritte Welle (3) mit einem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (RS1) drehfest verbunden ist, - eine mit einem zweiten Element (E12) des ersten Planetenradsatzes (RS1) und mit einem ersten Element (E21) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundene vierte Welle (4) über das zweite Schaltelement (K1) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbindbar ist, - das zweite Element (E12) des ersten Planetenradsatzes (RS1) zudem über das erste Schaltelement (B1) an dem drehfesten Bauteil (GG) festsetzbar ist, - eine mit einem dritten Element (E23) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundene fünfte Welle (5) über das dritte Schaltelement (B2) an dem drehfesten Bauteil (GG) festsetzbar ist, und - die Abtriebswelle (2) ein drittes Element (E13) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbindet.Power split continuously variable transmission comprising a drive shaft (1) and an output shaft (2), a first planetary gear set (RS1) disposed between the input shaft and the output shaft, one connected to the first planetary gear set (RS1) and between the input shaft (1) and Output shaft (6) arranged second planetary gear set (RS2), a variator unit (10) which is adapted to continuously transfer power from the drive shaft (1) to the first planetary gear set (RS1), wherein a first (B1), second (K1) and third switching element (B2) are provided by their selective actuation different power flow guides on the variator unit (10) and the planetary gear sets (RS1, RS2) to provide a first (V1), second (V2) and third driving range (R1) representable are, characterized in that - the variator unit (10) is fixed to a non-rotatable member (GG), a primary side (11) of the variator unit (10) mi t of the drive shaft (1) and a secondary side (12) of the variator unit via a third shaft (3) with a first element (E11) of the first planetary gear set (RS1) is rotatably connected, - one with a second element (E12) of the first planetary gear set (RS1) and fourth element (4) connected in a rotationally fixed manner to a first element (E21) of the second planetary gearset (RS2) via the second switching element (K1) to the drive shaft (1), - the second element (E12) of the first planetary gear set (RS1) also on the first switching element (B1) on the non-rotatable member (GG) can be fixed, - with a third element (E23) of the second planetary gear set (RS2) rotatably connected fifth shaft (5) via the third switching element (B2) on the rotationally fixed component (GG) can be fixed, and - the output shaft (2) rotatably connects a third element (E13) of the first planetary gear set (RS1) with a second element (E22) of the second planetary gear set (RS2). Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Variator-Einheit (10) ein mechanischer Variator, insbesondere ein NuVinci-Variator ist.Transmission device after Claim 1 wherein the variator unit (10) is a mechanical variator, in particular a NuVinci variator. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zwei Planetenradsätze (RS1, RS2) axial benachbart angeordnet sind.Transmission device after Claim 1 or 2 wherein the two planetary gear sets (RS1, RS2) are arranged axially adjacent. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Planetenradsatz (RS1) als ein Minus-Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz (RS2) als ein Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei - es sich bei dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (RS1) um ein Sonnenrad (SO1), - bei dem zweiten Element (E12) des ersten Planetenradsatzes (RS1) um einen Planetenradträger (PT1) und - bei dem dritten Element (E13) des ersten Planetenradsatzes (RS1) um ein Hohlrad (HO1) handelt, wobei - es sich bei dem ersten Element (E21) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) um ein Sonnenrad (SO2), - bei dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) um ein Hohlrad (HO2) und - bei dem dritten Element (E23) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) um einen Planetenradträger (PT2) handelt.Transmission device according to one of Claims 1 to 3 wherein the first planetary gear set (RS1) is formed as a minus planetary gear set and the second planetary gear set (RS2) as a plus planetary gear set, wherein - the first element (E11) of the first planetary gear set (RS1) is a sun gear (SO1 ), - in the second element (E12) of the first planetary gear set (RS1) to a planet carrier (PT1) and - in the third element (E13) of the first planetary gear set (RS1) is a ring gear (HO1), - it - the first element (E21) of the second planetary gear set (RS2) about a sun gear (SO2), - in the second element (E22) of the second planetary gear set (RS2) by a ring gear (HO2) and - in the third element (E23) of the second Planetary gear set (RS2) around a planet carrier (PT2) acts. Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - bei geschlossenem dritten Schaltelement (B2) ein variabler erster Fahrbereich (V1) realisiert wird, und/oder - wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement (K1) ein leistungsverzweigter zweiter Fahrbereich (V2) realisiert wird, und/oder - wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (B1) ein variabler dritter Fahrbereich (R1) realisiert wird.Transmission device according to one of the preceding claims, wherein - When the third switching element (B2) closed, a variable first driving range (V1) is realized, and / or - Wherein closed second switching element (K1) a power-split second driving range (V2) is realized, and / or - Wherein a variable third driving range (R1) is realized when the first switching element (B1) is closed. Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, deren Rotor (R) mit der Antriebswelle (1), einer der Wellen (2 bis 5), einer der Elemente (E11, E12, E13, E21, E22, E23) der Planetenradsätze (RS1, RS2), oder mit der Abtriebswelle (6) verbunden istGear device according to one of the preceding claims, wherein an electric machine (EM) is provided, the rotor (R) with the drive shaft (1), one of the shafts (2 to 5), one of the elements (E11, E12, E13, E21, E22 , E23) of the planetary gear sets (RS1, RS2), or with the output shaft (6) is connected Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Trennkupplung vorgesehen ist, über welche die Antriebswelle (1) mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist.Transmission device after Claim 6 , wherein a separating clutch is provided, via which the drive shaft (1) with a connecting shaft rotatably connected. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Elektromaschine (EM) koaxial zur Antriebswelle (An) angeordnet ist.Transmission device after Claim 6 or 7 , wherein the electric machine (EM) coaxial with the drive shaft (An) is arranged. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6 oder, wobei die Elektromaschine (EM) achsparallel zur Antriebswelle (An) angeordnet ist.Transmission device after Claim 6 or, wherein the electric machine (EM) is arranged axially parallel to the drive shaft (An). Kraftfahrzeugantriebsstrang, umfassend eine Getriebevorrichtung (100) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 9.A motor vehicle drive train comprising a transmission device (100) according to one or more of the Claims 1 to 9 ,
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