DE112011103566B4 - Additional electrical unit for a transmission - Google Patents
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Abstract
.Elektrische Ergänzungseinheit (61) für ein Wechselgetriebe (17) eines Kraftfahrzeugs, welches einen ersten Getriebezweig (19), einen zweiten Getriebezweig (23) und ein gemeinsames Ausgangselement (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergänzungseinheit (61) ein Eingangselement (11), ein wenigstens dreigliedriges Planetengetriebe (33), eine erste elektrische Maschine (51) und eine zweite elektrische Maschine (53) aufweist, wobei ein erstes Glied (35) des Planetengetriebes (33) mit dem Eingangselement (11) der Ergänzungseinheit (61) antriebsverbunden ist, wobei ein zweites Glied (37, 39, 41) des Planetengetriebes (33) mit der ersten elektrischen Maschine (51) und einem ersten Anschlusselement (65) der Ergänzungseinheit (61) antriebsverbunden ist, und wobei ein drittes Glied (45) des Planetengetriebes (33) mit der zweiten elektrischen Maschine (53) und einem zweiten Anschlusselement (67) der Ergänzungseinheit (61) antriebsverbunden ist, wobei das erste Anschlusselement (65) und das zweite Anschlusselement (67) der Ergänzungseinheit (61) achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei die erste elektrische Maschine (51) mit dem ersten Anschlusselement (65) der Ergänzungseinheit (61) drehfest verbunden ist, und wobei die zweite elektrische Maschine (53) mit dem zweiten Anschlusselement (67) der Ergänzungseinheit (61) drehfest verbunden ist. .Electric supplementary unit (61) for a change gear (17) of a motor vehicle, which has a first gear branch (19), a second gear branch (23) and a common output element (29), characterized in that the supplementary unit (61) has an input element ( 11), an at least three-member planetary gear (33), a first electrical machine (51) and a second electrical machine (53), a first member (35) of the planetary gear (33) being connected to the input element (11) of the supplementary unit (61 ). ) of the planetary gear (33) is drive-connected to the second electrical machine (53) and a second connection element (67) of the supplementary unit (61), the first connection element (65) and the second connection element (67) of the supplementary unit (61) being axially parallel to one another are arranged, wherein the first electrical machine (51) is connected in a rotationally fixed manner to the first connection element (65) of the supplementary unit (61), and wherein the second electrical machine (53) is connected in a rotationally fixed manner to the second connection element (67) of the supplementary unit (61). is.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Ergänzungseinheit für ein Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei das Wechselgetriebe einen ersten Getriebezweig, einen zweiten Getriebezweig und ein gemeinsames Ausgangselement aufweist.The invention relates to an electrical supplementary unit for a change gearbox of a motor vehicle, wherein the change gearbox has a first gear branch, a second gear branch and a common output element.
Aus der
Aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ergänzungseinheit für ein Wechselgetriebe der genannten Art zu schaffen, die einen höheren Wirkungsgrad und eine verbesserte Flexibilität hinsichtlich des Antriebs ermöglicht.It is an object of the invention to create a supplementary unit for a change gear of the type mentioned, which enables higher efficiency and improved flexibility with regard to the drive.
Die genannte Aufgabe wird durch eine elektrische Ergänzungseinheit für ein Wechselgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Ergänzungseinheit ein Eingangselement, ein wenigstens dreigliedriges Planetengetriebe, eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine aufweist, wobei ein erstes Glied des Planetengetriebes mit dem Eingangselement der Ergänzungseinheit antriebsverbunden ist, ein zweites Glied des Planetengetriebes mit der ersten elektrischen Maschine und einem ersten Anschlusselement der Ergänzungseinheit antriebsverbunden ist, und ein drittes Glied des Planetengetriebes mit der zweiten elektrischen Maschine und einem zweiten Anschlusselement der Ergänzungseinheit antriebsverbunden ist.The stated object is achieved by an electrical supplementary unit for a change gear with the features of
Eine derartige Ergänzungseinheit ermöglicht eine Elektrifizierung des Wechselgetriebes eines herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebes. Hierfür werden das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement der Ergänzungseinheit mit dem ersten Getriebezweig bzw. dem zweiten Getriebezweig des Wechselgetriebes antriebswirksam verbunden (insbesondere drehfest gekoppelt). Die Anschlusselemente können an einer Gehäuseschnittstelle der Ergänzungseinheit oder innerhalb der Ergänzungseinheit vorgesehen sein, oder die Anschlusselemente ragen beispielsweise als Wellenende aus der Ergänzungseinheit heraus. Somit ist auch ein Nachrüsten eines bereits vorhandenen Wechselgetriebes mit einer elektrischen Ergänzungseinheit möglich, wobei keine oder keine substantiellen Modifikationen (insbesondere keine Neukonstruktion) des Wechselgetriebes erforderlich sind. Insbesondere bilden die elektrische Ergänzungseinheit und das Wechselgetriebe hierbei separate vormontierte Subsysteme.Such a supplementary unit enables the change gearbox of a conventional dual clutch transmission to be electrified. For this purpose, the first connection element and the second connection element of the supplementary unit are connected in a drive-effective manner to the first transmission branch or the second transmission branch of the change-over transmission (in particular coupled in a rotationally fixed manner). The connection elements can be provided on a housing interface of the supplementary unit or within the supplementary unit, or the connection elements protrude from the supplementary unit, for example as a shaft end. It is therefore also possible to retrofit an existing change gear with an additional electrical unit, with no or no substantial modifications (in particular no new design) of the change gear being required. In particular, the supplementary electrical unit and the change gearbox form separate pre-assembled subsystems.
Somit wird ein Baukastensystem gebildet, bei dem ein Wechselgetriebe-Subsystem eines Doppelkupplungsgetriebes wahlweise mit der genannten elektrischen Ergänzungseinheit oder mit einer herkömmlichen, mechanischen Doppelkupplungseinheit kombiniert wird. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich hierbei, wenn das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement der Ergänzungseinheit koaxial zueinander drehbar sind, für eine koaxiale Anordnung der beiden Getriebezweige des zugeordneten Wechselgetriebes.A modular system is thus formed in which a change gear subsystem of a dual clutch transmission is combined either with the aforementioned electrical supplementary unit or with a conventional, mechanical dual clutch unit. A particularly simple structure results here if the first connection element and the second connection element of the supplementary unit can be rotated coaxially with one another, for a coaxial arrangement of the two transmission branches of the associated change gearbox.
Insofern bezieht sich die Erfindung auch auf ein Getriebe-Baukastensystem für ein Kraftfahrzeug. Das Baukastensystem umfasst zumindest eine elektrische Ergänzungseinheit der erläuterten Art, eine Doppelkupplungseinheit und ein Wechselgetriebe, welches einen ersten Getriebezweig, einen zweiten Getriebezweig und ein gemeinsames Ausgangselement aufweist. Die Doppelkupplungseinheit weist ein Eingangselement und zwei Reibungskupplungen auf, über die das Eingangselement wahlweise mit einem ersten Anschlusselement oder mit einem zweiten Anschlusselement der Doppelkupplungseinheit antriebsverbunden werden kann. Zur Herstellung einer Getriebeeinheit wird wahlweise die elektrische Ergänzungseinheit oder die Doppelkupplungseinheit mit dem Wechselgetriebe gekoppelt, wobei das erste Anschlusselement der elektrischen Ergänzungseinheit oder der Doppelkupplungseinheit mit dem ersten Getriebezweig des Wechselgetriebes antriebswirksam verbunden wird und das zweite Anschlusselement der elektrischen Ergänzungseinheit oder der Doppelkupplungseinheit mit dem zweiten Getriebezweig antriebswirksam verbunden wird.In this respect, the invention also relates to a modular transmission system for a motor vehicle. The modular system includes at least one additional electrical unit of the type explained, a dual clutch unit and a change gearbox, which has a first gearbox branch, a second gearbox branch and a common output element. The dual clutch unit has an input element and two friction clutches, via which the input element can be connected in a drive manner either to a first connection element or to a second connection element of the dual clutch unit. To produce a transmission unit, the supplementary electrical unit or the dual clutch unit is optionally coupled to the change gear, the first connecting element of the supplementary electrical unit or the dual clutch unit being connected in a drive-effective manner to the first transmission branch of the transmission and the second connection element of the supplementary electrical unit or the dual clutch unit to the second transmission branch is connected in a driving manner.
Insbesondere kann durch die Kopplung der beiden Getriebezweige mit zwei elektrischen Maschinen bei einem Gangstufenwechsel eine verbesserte Anpassung der Drehzahl erreicht werden, und die beiden elektrischen Maschinen gestatten das Einleiten eines Antriebsmoments zusätzlich oder alternativ zu dem Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine. Ferner können innerhalb des Wechselgetriebes mechanische Synchronisiereinrichtungen entfallen.In particular, by coupling the two transmission branches with two electric machines, an improved adjustment of the speed can be achieved when changing gears, and the two electric machines allow the introduction of a drive torque in addition to or as an alternative to the drive torque of the internal combustion engine. Furthermore, mechanical synchronization devices can be omitted within the change gear.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 und2 zeigen schematisch den Aufbau einer Getriebeeinheit im Stand der Technik. -
3 bis7 zeigen schematisch den Aufbau einer Getriebeeinheit gemäß weiterer Ausführungsform, wobei zusätzlich ein modularer Aufbau (Ergänzungseinheit und Wechselgetriebe) dargestellt ist.4 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau.
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1 and2 show schematically the structure of a gear unit in the prior art. -
3 until7 show schematically the structure of a transmission unit according to a further embodiment, with a modular structure (additional unit and change gear) also being shown.4 shows the structure according to the invention.
Die in
Die erste Vorgelegewelle 21, die zweite Vorgelegewelle 25 und die Ausgangswelle 27 sind bei dem in
In Kraftflussrichtung zwischen dem Eingangselement 11 und dem Wechselgetriebe 17 umfasst die Getriebeeinheit ein dreigliedriges Planetengetriebe 33, mit dem folgenden Aufbau: Ein erstes Glied des Planetengetriebes 33 umfasst ein Hohlrad 35, das mit dem Eingangselement 11 drehfest verbunden ist. Ein zweites Glied des Planetengetriebes 33 umfasst einen Planetenträger 37, an dem mehrere erste Planetenräder 39 und mehrere zweite Planetenräder 41 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 37 ist über eine erste Stirnradstufe 43 mit der ersten Vorgelegewelle 21 antriebsverbunden. Ein drittes Glied des Planetengetriebes 33 umfasst ein Sonnenrad 45, das über eine zweite Stirnradstufe 47 mit der zweiten Vorgelegewelle 25 antriebsverbunden ist. Die ersten Planetenräder 39 kämmen mit dem Hohlrad 35 und mit einem jeweiligen zweiten Planetenrad 41. Die zweiten Planetenräder 41 kämmen mit dem Sonnenrad 45. Durch eine derartige Doppelplanetenradanordnung wird hinsichtlich der beiden Vorgelegewellen 21 und 25 eine Drehrichtungsanpassung erreicht.In the direction of power flow between the
Das Planetengetriebe 33 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass ein über das Eingangselement 11 eingeleitetes Drehmoment zu gleichen Anteilen auf den Planetenträger 37 und das Sonnenrad 45 verteilt wird.The
Eine erste elektrische Maschine 51 ist mit der ersten Vorgelegewelle 21 drehfest verbunden, und eine zweite elektrische Maschine 53 ist mit der zweiten Vorgelegewelle 25 drehfest verbunden. Die Stirnradstufen 43 und 47 bilden eine erste Übersetzungsstufe bzw. eine zweite Übersetzungsstufe, über die die erste elektrische Maschine 51 und die zweite elektrische Maschine 53 mit dem Planetenträger 37 bzw. mit dem Sonnenrad 45 antriebsverbunden sind.A first
Durch das Zwischenschalten des Planetengetriebes 33 und der beiden elektrischen Maschinen 51, 53 zwischen das Eingangselement 11 der Getriebeeinheit und die beiden Getriebezweige 19, 23 des Wechselgetriebes 17 kann bei jedem Gangstufenwechsel eine optimale Drehzahlanpassung bereitgestellt werden. Zusätzliche Reibungskupplungen zwischen dem Eingangselement 11 und dem Ausgangselement 29 sind nicht erforderlich, und den Gangrädern der beiden Getriebezweige 19, 23 können einfache Klauenkupplungen zugeordnet sein (ohne Synchronisiereiririchtungen). Auch während eine Gangstufe vollständig eingelegt ist, kann die erste elektrische Maschine 51 und/ oder die zweite elektrische Maschine 53 ergänzend zu dem Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine 15 ein Antriebsmoment an den betreffenden Getriebezweig 19 bzw. 23 liefern. Alternativ ist es auch möglich, dass eine oder beide der zwei elektrischen Maschinen 51, 53 einen rein elektrischen Antrieb des betreffenden Kraftfahrzeugs bereitstellt, während die Verbrennungskraftmaschine 15 durch Öffnen der Trennkupplung 13 vom Antriebsstrang entkoppelt ist. Sofern die beiden elektrischen Maschinen 51, 53 als Motoren-Generatoren ausgebildet sind, kann durch generatorisches Bremsen kinetische Energie als elektrische Energie rückgewonnen werden (Rekuperation). Hierdurch werden insbesondere die bei herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben (mit Reibungskupplungen) entstehenden Leistungsverluste verringert, und es ist lediglich eine einzige Trennkupplung 13 erforderlich.By interposing the
Bei dem Stand der Technik gemäß
Die koaxiale Anordnung der beiden Vorgelegewellen 21, 25 wird bei der Ausführungsform gemäß
Ein weiterer Unterschied zu der ersten Ausführungsform gemäß
Eine derartige elektrische Ergänzungseinheit 61 eignet sich insbesondere zur Ergänzung des Wechselgetriebes 17 eines herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebes.Such an electrical
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß
Die Zentralwelle 69 ist über das erste Antriebselement 65 mit der ersten Vorgelegewelle 21 des Wechselgetriebes 17 drehfest verbunden, und die Hohlwelle 71 ist über das zweite Anschlusselement 67 mit der zweiten Vorgelegewelle 25 drehfest verbunden. Das erste Anschlusselement 65 und das zweite Anschlusselement 67 sind wie bei der zweiten Ausführungsform gemäß
Ein weiterer Unterschied zu der Ausführungsform gemäß
Die elektrische Ergänzungseinheit 61 und das Wechselgetriebe 17 können separate, jeweils vormontierte Subsysteme sein, die aneinander befestigt werden, um gemeinsam eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug zu bilden. Hierbei werden die Anschlusselemente 65, 67 mit den Vorgelegewellen 21, 25 gekoppelt, und es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auch beiderseitig vorgesehene Steuerleitungen oder Sensorleitungen miteinander gekoppelt werden, um eine gemeinsame Steuerung der gebildeten Getriebeeinheit zu ermöglichen.The electrical
Die elektrische Ergänzungseinheit 61 kann bei einem vorhandenen Wechselgetriebe 17 auch als Ersatz für eine alternativ vorgesehene Doppelkupplungseinheit (nicht dargestellt) verwendet werden, welche typischerweise ein Eingangselement und zwei Reibungskupplungen aufweist, über die das Eingangselement wahlweise mit einem ersten Anschlusselement oder mit einem zweiten Anschlusselement der Doppelkupplungseinheit antriebsverbunden wird. Hierdurch können das Wechselgetriebe 17, die elektrische Ergänzungseinheit 61 und die genannte Doppelkupplungseinheit ein Getriebe-Baukastensystem bilden, um ausgehend von demselben Wechselgetriebe 17 entweder ein elektrisches oder ein mechanisches Doppelkupplungsgetriebe zu bilden (wie auch bei der zweiten Ausführungsform gemäß
Die in
Das Wechselgetriebe 17 besitzt hier beispielsweise fünf Vorwärts-Gangstufen. Wahlweise kann das Wechselgetriebe 17 mit oder ohne Rückwärtsgang ausgeführt werden (vgl.
Zu sämtlichen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist noch anzumerken, dass das Planetengetriebe 33 vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass das über das jeweilige Eingangselement 1 1 eingeleitete Antriebsmoment zu gleichen Anteilen (also zu jeweils 50%) auf den Planetenträger 37 und das Sonnenrad 45 verteilt wird. Ferner ist anzumerken, dass die Trennkupplung 13 und der Drehschwingungsdämpfer 14 nicht unbedingt Teil der elektrischen Ergänzungseinheit 61 sind, d.h. eine oder beide dieser Komponenten können auch separat vorgesehen sein. Ferner können bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen die elektrischen Maschinen 51, 53 als Motor-Generator ausgebildet sein.Regarding all of the embodiments explained above, it should also be noted that the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1111
- EingangselementEntrance element
- 1313
- TrennkupplungSeparating clutch
- 1414
- DrehschwingungsdämpferTorsional vibration damper
- 1515
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1717
- Wechselgetriebechange gear
- 1919
- erster Getriebezweigfirst transmission branch
- 2121
- erste Vorgelegewellefirst countershaft
- 2323
- zweiter Getriebezweigsecond transmission branch
- 2525
- zweite Vorgelegewellesecond countershaft
- 2727
- Ausgangswelleoutput shaft
- 2929
- AusgangselementOutput element
- 3131
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- 3333
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 3535
- Hohlradring gear
- 3737
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3939
- erstes Planetenradfirst planetary gear
- 4141
- zweites Planetenradsecond planetary gear
- 4343
- erste Stirnradstufefirst spur gear stage
- 43'43'
- dritte Stirnradstufethird spur gear stage
- 4545
- Sonnenradsun gear
- 4747
- zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
- 5151
- erste elektrische Maschinefirst electric machine
- 5353
- zweite elektrische Maschinesecond electric machine
- 6161
- elektrische Ergänzungseinheitelectrical supplementary unit
- 6363
- AnschlusselementConnection element
- 6565
- erstes Anschlusselementfirst connection element
- 6767
- zweites Anschlusselementsecond connection element
- 6969
- Zentralwelle Hohlwelle Zwischenrad Zwischenrad ZentralachseCentral shaft hollow shaft intermediate wheel intermediate wheel central axle
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