DE102020005164A1 - group transmission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe (9) mit einer ersten Gruppe, welche eine erste Eingangswelle (8) und eine parallel dazu angeordnete Ausgangswelle (10) aufweist, die mit einer zweiten Eingangswelle (11) drehfest verbunden ist oder diese ausbildet, wobei die zweite Gruppe ferner einen Differentialkäfig (27) sowie zwei Zahnradpaarungen (21, 25; 22, 26) umfasst, wobei jeweils eines der Zahnräder (25, 26) dieser Zahnradpaarungen (21, 25; 22, 26) mit dem Differentialkäfig (12) als Festrad drehfest verbunden ist, und wobei das jeweils andere der Zahnräder (21, 22) der Zahnradpaarungen (21, 25; 22, 26) koaxial zu der zweiten Eingangswelle (11) angeordnet und mittels wenigstens eines Schaltelements (23, 24) mit dieser verbindbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Antriebssystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einer elektrischen Maschine (4) sowie einem solchen Gruppengetriebe (9). The invention relates to a group transmission (9) with a first group, which has a first input shaft (8) and an output shaft (10) arranged parallel thereto, which is non-rotatably connected to a second input shaft (11) or forms this, the second group further comprises a differential cage (27) and two pairs of gears (21, 25; 22, 26), one of the gears (25, 26) of each pair of gears (21, 25; 22, 26) being non-rotatably fixed to the differential cage (12) as a fixed gear is connected, and wherein the respective other of the gears (21, 22) of the gear pairs (21, 25; 22, 26) is arranged coaxially to the second input shaft (11) and can be connected to it by means of at least one switching element (23, 24). The invention also relates to a drive system (1) with an internal combustion engine (3) and an electric machine (4) and such a group transmission (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe mit einer ersten Gruppe und einer ersten Eingangswelle sowie einer parallel dazu angeordneten Ausgangswelle, die mit der Eingangswelle einer zweiten Gruppe drehfest verbunden ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Hybridantriebssystem mit einem solchen Gruppengetriebe.The invention relates to a group transmission with a first group and a first input shaft as well as an output shaft arranged parallel thereto, which is non-rotatably connected to the input shaft of a second group. The invention also relates to a hybrid drive system with such a group transmission.
Die
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Gruppengetriebe mit zwei Gruppen anzugeben, wobei eine der Gruppen ein Differential umfasst.The object of the present invention is now to specify a group transmission with two groups that is improved compared to the prior art, one of the groups comprising a differential.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gruppengetriebe mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gruppengetriebes ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein Hybridantriebssystem mit einem solchen Gruppengetriebe die Aufgabe. Auch hier ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung des Hybridantriebssystems aus dem hiervon abhängigen Anspruch.According to the invention, this object is achieved by a group transmission with the features in
Bei dem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe sind zwei Gruppen vorgesehen, wobei eine erste Gruppe eine erste Eingangswelle und parallel dazu angeordnet eine Ausgangswelle aufweist, die mit einer zweiten Eingangswelle einer zweiten Gruppe drehfest verbunden ist oder diese ausbildet. Die zweite Gruppe umfasst ferner einen Differentialkäfig sowie zwei Zahnradpaarungen, wobei jeweils eines der Zahnräder dieser Zahnradpaarungen mit dem Differentialkäfig drehfest verbunden ist. Das jeweils andere der Zahnräder der Zahnradpaarungen ist koaxial zur zweiten Eingangswelle angeordnet. Die beiden koaxial zur zweiten Eingangswelle angeordneten Zahnräder der Zahnradpaarungen sind mittels wenigstens eines Schaltelements mit der zweiten Eingangswelle verbindbar. Damit entsteht ein sehr einfacher und effizienter Aufbau, welcher den Bauraum und die Kosten gegenüber herkömmlichen Getrieben reduziert und die Effizienz steigert. Die evtl. Einschränkungen hinsichtlich der verwirklichbaren Anzahl von Gängen bzw. Übersetzungen spielt beispielsweise bei dem Einsatz eines solchen Gruppengetriebes in einem später noch beschriebenen Hybridantriebssystem durch die hohe Variabilität aufgrund der elektrischen Maschine keine nennenswerte Rolle.In the group transmission according to the invention, two groups are provided, with a first group having a first input shaft and, arranged parallel thereto, an output shaft which is non-rotatably connected to a second input shaft of a second group or forms this. The second group also includes a differential cage and two pairs of gears, one of the gears of these pairs of gears being non-rotatably connected to the differential cage. The respective other of the gears of the gear pairs is arranged coaxially to the second input shaft. The two gearwheels of the gearwheel pairs, which are arranged coaxially to the second input shaft, can be connected to the second input shaft by means of at least one shifting element. This results in a very simple and efficient design, which reduces installation space and costs compared to conventional transmissions and increases efficiency. The possible limitations with regard to the realizable number of gears or translations play no significant role, for example, when using such a group transmission in a hybrid drive system, which will be described later, due to the high variability due to the electric machine.
Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbargelagerter Elemente ist zu verstehen, dass die Elemente koaxial zu einander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.A non-rotatable connection of two rotatably mounted elements means that the elements are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity.
Eine außerordentlich günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gruppengetriebes sieht es nun vor, dass jedem der koaxial zur zweiten Eingangswelle angeordneten Zahnräder der Zahnradpaarungen ein Schaltelement zugeordnet ist. Die Zahnräder lassen sich also einzeln und unabhängig voneinander mit der zweiten Eingangswelle verbinden oder von dieser entkoppeln. Ungeachtet dessen können die beiden Schaltelemente dabei zu einem mechanischen Aufbau, beispielsweise mit einer Schiebemuffe kombiniert werden, welche wahlweise das eine oder das andere der Zahnräder mit der zweiten Eingangswelle verbindet und welche in einer Neutralstellung beide Zahnräder von der zweiten Eingangswelle entkoppelt.An extraordinarily favorable further development of the group transmission according to the invention now provides that each of the gearwheels of the gearwheel pairs arranged coaxially to the second input shaft is assigned a switching element. The gears can therefore be connected to the second input shaft or decoupled from it individually and independently of one another. Irrespective of this, the two switching elements can be combined to form a mechanical structure, for example with a sliding sleeve which selectively connects one or the other of the gears to the second input shaft and which decouples both gears from the second input shaft in a neutral position.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gruppengetriebes sieht es ferner vor, dass koaxial zur ersten Eingangswelle zwei schaltbar mit dieser verbindbare Zahnräder angeordnet sind, welche mit Festrädern auf der zweiten Eingangswelle oder der Ausgangswelle kämmen. Durch diesen Aufbau ergeben sich dann, insbesondere in Kombination mit dem zuvor beschriebenen Aufbau mit den beiden den Zahnrädern, welche als Losräder auf der zweiten Eingangswelle ausgebildet sind, zugeordneten Schaltelementen eine Schaltanordnung, welche 2 x 2 Gänge in dem Gruppengetriebe einfach und effizient schalten und Leistung von der ersten Eingangswelle zu dem Differentialkäfig und damit letztlich zu einem Differential und einer beispielsweise mittels des Gruppengetriebes angetriebenen Achse eines Fahrzeugs weitergeben kann.A further very advantageous embodiment of the group transmission according to the invention also provides that coaxially to the first input shaft, two switchable gears are arranged with this connectable, which mesh with fixed wheels on the second input shaft or the output shaft. This design results in a shifting arrangement, particularly in combination with the previously described design with the two shifting elements assigned to the gears, which are designed as loose wheels on the second input shaft, which easily and efficiently shift 2 x 2 gears in the group transmission and power from the first input shaft to the differential cage and thus ultimately to a differential and an axle of a vehicle driven, for example, by means of the group transmission.
Das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem wird durch die Merkmale im Anspruch 4 näher beschrieben. Es umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, welche sowohl motorisch als auch generatorisch eingesetzt werden kann. Außerdem umfasst es ein Gruppengetriebe in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen. Die Verbrennungsmaschine ist dabei direkt oder mittelbar mit der ersten Eingangswelle gekoppelt oder koppelbar, die elektrische Maschine ebenso. Der Verbrennungsmotor wird typischerweise mittelbar mit einer Trennkupplung mit der ersten Eingangswelle gekoppelt bzw. koppelbar sein. Mittelbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Elemente zur Tilgung und/oder Dämpfung von Drehschwingungen zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und Trennkupplung oder der ersten Eingangswelle angeordnet sind. Hierdurch werden Drehschwingungen im Bereich der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors von dem Gruppengetriebe ferngehalten, um so einen ruhigen, vibrationsarmen und effizienten Betrieb desselben zu gewährleisten.The hybrid drive system according to the invention is described in more detail by the features in
Die elektrische Maschine kann wie erwähnt ebenfalls direkt oder mittelbar an die erste Eingangswelle gekoppelt oder mit dieser koppelbar sein. Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung dieser Idee ist eine solche mittelbare Anbindung dadurch realisiert, dass ein Rotor der elektrischen Maschine direkt mit einem Zahnrad verbunden ist, welches mit einem Zahnrad kämmt, das koaxial zur ersten Eingangswelle angeordnet und über ein Schaltelement mit dieser verbindbar ist. Insbesondere kann dieses Zahnrad gleichzeitig eines der schaltbaren Losräder zur Realisierung einer der Gangstufen sein. Sodass über das Schaltelement einerseits Leistung auf die erste Eingangswelle weitergegeben werden kann oder auch bei geöffnetem Schaltelement, ohne dass hierdurch die erste Eingangswelle angetrieben wird, von der elektrischen Maschine auf die zweite Eingangswelle.As mentioned, the electrical machine can also be coupled directly or indirectly to the first input shaft or can be coupled to it. According to an extremely favorable development of this idea, such an indirect connection is realized in that a rotor of the electrical machine is connected directly to a gear wheel which meshes with a gear wheel which is arranged coaxially to the first input shaft and can be connected to it via a switching element. In particular, this gear can simultaneously be one of the switchable loose wheels for realizing one of the gears. So that on the one hand power can be passed on to the first input shaft via the switching element or, with the switching element open, without the first input shaft being driven as a result, from the electric machine to the second input shaft.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gruppengetriebes sowie des Hybridantriebssystems ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.Further advantageous configurations of the group transmission and the hybrid drive system also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figure.
Die einzige beigefügte Figur zeigt dabei ein Hybridantriebssystem in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der Erfindung.The only attached figure shows a hybrid drive system in a possible embodiment according to the invention.
In der Darstellung der Figur ist ein Hybridantriebssystem 1 in einem möglichen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung näher dargestellt. Es dient zum Antrieb einer durch die beiden mit 2 bezeichneten Pfeile angedeuteten angetriebenen Achse eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs. Dazu dient einerseits ein mit 3 bezeichneter Verbrennungsmotor sowie alternativ oder ergänzend hierzu eine mit 4 bezeichnete elektrische Maschine. Eine Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 3 ist über ein mit 6 bezeichnetes Element zur Tilgung und/oder Dämpfung von Drehschwingungen, beispielsweise ein Fliehkraftpendel, eine Flexplatte oder dergleichen mit einer Trennkupplung 7 verbunden. Über diese Trennkupplung 7 kann die Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 3 mittelbar mit einer ersten Eingangswelle 8 eines in seiner Gesamtheit mit 9 bezeichneten Gruppengetriebes verbunden werden. Eine erste Gruppe 31 des Gruppengetriebes 9 umfasst dabei die erste Eingangswelle 8 sowie parallel dazu eine Ausgangswelle 10, welche drehfest mit einer zweiten Eingangswelle 11 verbunden ist oder eine solche ausbildet. Diese zweite Eingangswelle 11 gehört zu einer zweiten Gruppe 32, deren Ausgang bzw. Abtrieb durch einen mit 27 bezeichneten Differentialkäfig eines Differentials 12 zum Antreiben der Achse Z gebildet wird.In the representation of the figure, a
Die elektrische Maschine 4 ist mit einer angedeuteten Rotorwelle 13 direkt mit einem Zahnrad 14 verbunden, welches mit einem ersten Losrad 15 kämmt, welches koaxial zur ersten Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ein zweites Losrad 16 ist ebenfalls koaxial zur ersten Eingangswelle 8 angeordnet. Die beiden Losräder 15, 16 lassen sich über zwei Schaltelemente 17, 18, welche hier als gemeinsames Schaltelement mit einer Schiebemuffe ausgebildet sind, wahlweise drehfest mit der ersten Eingangswelle 8 verbinden oder bei der in der Figur dargestellten Mittelstellung dieser kombinierten Schaltelemente 17, 18 auch beide von der ersten Eingangswelle 8 entkoppeln.The
Die beiden Losräder 15, 16 kämmen ihrerseits mit zwei Festrädern 19, 20, welche auf der zweiten Eingangswelle 11 bzw. der Ausgangswelle 10 der ersten Gruppe 31 angeordnet sind. Auf dieser zweiten Eingangswelle 11 sind wiederum zwei Losräder 21, 22 mit zwei Schaltelementen 23, 24 in derselben Art, wie bei den beiden Losräder 15, 16 angeordnet. Auch diese lassen sich wahlweise mit der zweiten Eingangswelle 11 koppeln oder beide in der Neutralstellung der kombinierten Schaltelemente 23, 24 von dieser entkoppeln. Diese beiden Losräder 21, 22 kämmen mit zwei Festrädern 25, 26, welche auf dem Differentialkäfig 27 angeordnet sind und somit zum Antrieb der angetriebenen Achse 2 über das Differential 12 dienen.The two
Der Antrieb kann also sowohl über den Verbrennungsmotor 3 als auch über die elektrische Maschine 4 erfolgen. Dabei lassen sich für jede der Gruppen 31,32 zwei Gänge, insgesamt also 2 x 2 = 4 Gänge schalten. Durch die elektrische Maschine 4 kann weitere Flexibilität erreicht werden, da diese in ihrer Drehzahl typischerweise relativ dynamisch steuerbar ist.The drive can therefore take place both via the
Das Hybridantriebssystem 1 kann also in der Art eines klassischen parallelen Hybrids betrieben werden, bei dem entweder der Verbrennungsmotor 3 oder die elektrische Maschine 4 oder beide gleichzeitig Leistung zu dem Differential 12 liefern und über dieses an die angetriebene Achse Z abgeben. Wird das Fahrzeug abgebremst, dann kann dies zumindest teilweise über die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb erfolgen. Dazu kann Bremsleistung bei geöffneter Trennkupplung 7 und einer entsprechenden Einbindung der elektrischen Maschine 4 über das Losrad 15 und eines der Losräder 21, 22 bereitgestellt werden.The
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2020
- 2020-08-24 DE DE102020005164.2A patent/DE102020005164A1/en not_active Withdrawn
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