DE19755612B4

DE19755612B4 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE19755612B4
Application number: DE1997155612
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kappel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: DE19755612A1

Abstract

Getriebeanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeeingangswelle (12), einer Getriebeausgangswelle (14), einem die Getriebeeingangswelle (12) mit der Getriebeausgangswelle (14) verbindendem stufenlosen Übersetzungsgetriebe (22), welches eine Eingangswelle (10) und eine Ausgangswelle (30) aufweist, wobei die Eingangswelle (10) mit der Getriebeeingangswelle (12) drehfest verbunden ist, mit einer festen Übersetzungsstufe (44) und einem Überlagerungsgetriebe (40) mit einem ersten Eingangszahnrad (42), welches mit der Ausgangswelle (30) des stufenlosen Übersetzungsgetriebes (22) drehfest verbunden ist, einem zweiten Eingangszahnrad (52, 53), welches wahlweise mittels einer ersten Kupplung (50) über die feste Übersetzungsstufe (44) mit der Getriebeeingangswelle (12) verbindbar ist, und einem Ausgangszahnrad (54), welches drehfest mit der Getriebeausgangswelle (14) verbunden ist, wobei die feste Übersetzungsstufe (44) antriebsseitig drehfest mit der Getriebeeingangswelle (12) verbunden ist und bezüglich der festen Übersetzungsstufe (44) abtriebsseitig die erste Kupplung (50) derart angeordnet ist, dass diese wahlweise das zweite Eingangszahnrad (52, 53) des Überlagerungsgetriebes (40) mit der festen Übersetzungsstufe (44) verbindet,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der DE 196 31 236 A1 ist eine Getriebeeinheit und ein Verfahren zur Verwendung einer Getriebeeinheit bekannt, wobei die Getriebeeinheit eine Mehrbereichsstruktur mit wechselweise schaltbaren Übertragungspfaden aufweist. Hierzu umfasst die Getriebeeinheit ein stufenloses Übersetzungsgetriebe und eine wahlweise über eine feste Übersetzungsstufe im Drehmomentfluß parallel zum stufenlosen Übersetzungsgetriebe schaltbares Planetengetriebe. Hierbei ist ein antriebsseitiges Zahnrad des festen Übersetzungsgetriebes wahlweise über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar. Dies hat jedoch den Nachteil, dass es beim Schließen der Kupplung an den Zahnrädern des festen Übersetzungsgetriebes zu hohen Eingriffsgeschwindigkeiten kommt, was wegen drohender Schäden im festen Übersetzungsgetriebe und an der ersten Kupplung eine technische Realisation verhindert. Ferner ist eine zweite Kupplung vorgesehen, welche eine Mehrbereichsstruktur realisierend ein zweites Durchfahren des Übersetzungsbereiches des stufenlosen Übersetzungsgetriebes erlaubt. Hierbei ist es jedoch nachteilig, dass der Kraftfluss von einer Ausgangswelle des stufenlosen Übersetzungsgetriebes auf eine Getriebeausgangswelle vollständig über das Planetengetriebe läuft, so dass bei einem Betrieb mit unverändertem Übersetzungsverhältnis über eine längere Zeit Schäden im Planetengetriebe drohen.
Weiterhin ist aus der DE 1 625 030 A1 , von der die Erfindung ausgeht, eine Getriebeanordnung bekannt, die ein Umlaufräderwechselgetriebe für landwirtschaftlich nutzbare Motorfahrzeuge offenbart. Hierbei ist die Ausgangswelle des stufenlosen Übersetzungsgetriebes mit dem ersten Eingangszahnrad drehfest verbunden bzw. über eine Kupplung mit dem Planetenradträger, also einem zweiten Eingangszahnrad verbindbar. Die Steuerungsmöglichkeiten der hier realisierten Getriebeanordnung sind äußerst begrenzt.
Schließlich ist aus der GB 1,137,231 eine Getriebeanordnung für ein landwirtschaftliches Transportfahrzeug bekannt. Hierbei sind zwei stufenlose Übersetzungsgetriebe ineinander verschachtelt. Aufgrund dieser Anordnung benötigt diese Getriebeanordnung einen großen Bauraumbedarf. Die Ansteue rungsmöglichkeiten dieser Getriebeanordnung sowie der große Bauraumbedarf sind hier ebenfalls noch nicht optimal ausgebildet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Getriebeanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass deren Ansteuerungsmöglichkeiten und deren Einsatz erweitert bzw. verbessert ist, wobei zusätzlich eine kompakte Bauform realisiert ist.
Diese zuvor aufgezeigte Aufgabe wird nun durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Dazu ist vorgesehen, dass die feste Übersetzungsstufe antriebsseitig drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist und bezüglich der festen Übersetzungsstufe abtriebseitig die erste Kupplung derart angeordnet ist, dass diese wahlweise das zweite Eingangszahnrad des Überlagerungsgetriebes abtriebseitig mit der festen Übersetzungsstufe verbindet.
Dies hat den Vorteil, dass bei einem durch Kombination von stufenlosem Übersetzungsgetriebe mit einem Überlagerungsgetriebe einen Wandler ersetzenden Mehrbereichsgetriebe mit einem sogn. Geared-Neutral-Bereich hohe Eingriffsgeschwindigkeiten im Bereich der ersten Kupplung von beispielsweise größer 50 m/s vermieden sind, da diese an einer Stelle nach einer entsprechenden Übersetzung der hohen Drehzahl der Getriebeeingangswelle auf eine niedrige Drehzahl durch die feste Übersetzungsstufe angeordnet ist. Dies vermindert einen Verschleiß und erhöht eine Lebensdauer der ersten Kupplung und der mit dieser verbundenen Getriebeelemente.
Eine Entlastung des Überlagerungsgetriebes in einem Bereich höherer Drehzahlen der Abtriebswelle bzw. niedrigerer Übersetzungsverhältnisse des stufenlosen Übersetzungsgetriebes wird dadurch erzielt, dass eine zweite Kupplung vorgesehen ist, welche wahlweise das erste Eingangszahnrad mit dem Ausgangszahnrad des Überlagerungsgetriebes verbindet. Dies schafft eine starre Verbindung zwischen Ausgangswelle des stufenlosen Übersetzungsgetriebes und der Abtriebswelle, wodurch das Überlagerungsgetriebe im Drehmomentfluss überbrückt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das stufenlose Getriebe ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder Toroidgetrieben. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Summiergetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, wobei das erste Eingangszahnrad ein Sonnenrad des Planetengetriebes, das zweite Eingangszahnrad ein Planetenträger des Planetengetriebes und das Ausgangszahnrad ein Ringrad des Planetengetriebes ist.
Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Ausgangszahnrad des Überlagerungsgetriebes und einer Radwelle ein Differentialgetriebe angeordnet.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprächen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.
Die in der der Fig. dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung, welche nach dem Prinzip eines Geared-Neutral-Getriebes aufgebaut ist, umfasst eine Eingangswelle 10, welche mit einer Getriebeeingangswelle 12 verbunden ist, und eine Getriebeausgangswelle 14. Die Getriebeeingangswelle 12 ist direkt oder über einen nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer, wie beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, mit einem Antriebsaggregat 16, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, verbunden. Die Getriebeausgangswelle 14 ist über ein Differentialgetriebe 18 mit einer Radwelle 20 verbunden. Ferner kann die Eingangswelle auch mit einem nicht dargestellten Anfahrelement wirkverbunden sein, wie beispielsweise einer Lamellenkupplung, einer Reibungskupplung oder einem hydrodynamischen Drehmomentwandler.
Die Getriebeanordnung umfasst ferner ein stufenloses Getriebe 22 mit einem ersten Kegelscheibensatz 24 und einem zweiten Kegelscheibensatz 26, wobei ein Umschlingungsmittel 28, wie beispielsweise eine Kette oder ein Schubgliederband, die beiden Kegelscheibensätze 24 und 26 im Drehmomentfluss verbindet und eine radiale Lage bzw. eine radiale Anordnung des Umschlingungsmittels 28 eine Übersetzung des stufenlosen Getriebes bestimmt. Die Kegelscheibensätze 24 und 26 setzen sich jeweils aus einer mit der Eingangswelle 10 bzw. einer Ausgangswelle 30 des stufenlosen
Übersetzungsgetriebes 22 drehfest verbundenen Kegelscheibe 34 und 36 und einer axial verschiebbaren Kegelscheibe 32 und 38 zusammen, wobei die axiale Verstellung der Position der Kegelscheiben 32 und 38 mittels wenigstens einer nicht dargestellten Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt. Die axiale Verschiebung der Kegelscheiben 32 und 38 und die dadurch erzeugte Übersetzungsänderung wird mittels einer Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheiten gesteuert.
In diese Ausführungsbeispiel ist als Überlagerungsgetriebe ein Planetengetriebe 40 vorgesehen. Die Ausgangswelle 30 des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 verbunden. Parallel zu dem stufenlosen Übersetzungsgetriebe 22 ist eine feste Übersetzungsstufe 44 angeordnet mit einem ersten Zahnrad 46, welches drehfest mit der Eingangswelle 10 verbunden ist, und mit einem zweiten Zahnrad 48. Abtriebseitig des zweiten Zahnrades 48 ist eine erste Kupplung 50 vorgesehen, welche wahlweise das zweite Zahnrad 48 mit einem Planetenträger 52 für Planeten 53 des Planetengetriebes 40 verbindet. Ein Ringrad 54 des Planetengetriebes 40 ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 14 verbunden. Ferner ist eine zweite Kupplung 56 vorgesehen, welche wahlweise das Sonnenrad 42 mit dem Ringrad 54 derart verbindet, dass eine drehfeste Verbindung zwischen der Ausgangswelle 30 des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 und der Getriebeausgangswelle 14 unter Überbrückung des Planetengetriebes 40 im Drehmomentfluss hergestellt ist.
In einem ersten Betriebsbereich ist bei angetriebener Eingangswelle 10 die erste Kupplung 50 geschlossen und die zweite Kupplung 56 geöffnet. Bei entsprechender Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses, einer sogn. Neutralübersetzung, des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 wird eine Abtriebsdrehzahl Getriebeausgangswelle 14 erzeugt, welche gleich null ist, so dass das Übersetzungsverhältnis von Abtriebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl gleich null ist und die Radwelle 20 trotz angekoppeltem und laufendem Antriebsaggregat 16 stillsteht. Durch. Variation des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 in die eine oder andere Richtung, weg von diesem geeigneten Übersetzungsverhältnis bzw. der Neutralübersetzung ist ein Drehen der Radwelle 20 in die eine oder die andere Richtung möglich. Dies entspricht bei einem Kraftfahrzeug einem Vorwärtsfahren oder einem Rückwärtsfahren.
In einem zweiten Betriebesbereich ist die erste Kupplung 50 geöffnet und die feste Übersetzungsstufe 44 von dem Planetenträger 52 abgetrennt. Ferner ist die zweite Kupplung 56 geschlossen, so dass die Ausgangswelle 30 des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 direkt und fest mit der Getriebeausgangswelle 14 verbunden ist. In diesem zweiten Betriebsbereich wirkt die Getriebeanordnung als reines stufenloses Getriebe.
Der erste oben beschriebene Betriebsbereich wird als Geared-Neutral-Bereich bezeichnet, da bei angetriebenem Eingang des Getriebes die Radwelle 20 mit einer Drehzahl null betrieben werden kann und ein Fahrzeug entsprechend ohne Betätigen eines Anfahrelementes, wie beispielsweise einer Kupplungsbetätigung, bei laufendem und angekoppeltem Antriebsaggregat 16 im Stillstand gehalten werden kann, wobei mittels einer Übersetzungsregelung im stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 ein Anfahren oder Abbremsen sowohl vorwärts als auch rückwärts steuerbar ist.
Der zweite oben beschriebene Betriebsbereich dient dazu, den Übersetzungsbereich des stufenlosen Übersetzungsgetriebes 22 ein weiteres mal zu nutzen, um eine höhere Getriebespreizung oder günstigere Dimensionierung zu realisieren.
Durch die bezüglich der feste Übersetzungsstufe abtriebsseitige Anordnung der ersten Kupplung 50 ist diese mit niedrigeren Drehzahlen bzw. niedrigeren Eingriffsgeschwindigkeiten konfrontiert. Ferner entfällt beim Schließen der ersten Kupplung 50 ein Auftouren der Zahnräder 46 und 48 auf eine der Getriebeeingangswelle 10 entsprechende hohe Drehzahl, da diese Zahnräder 46 und 48 immer mitlaufen. Statt dessen ist beim Schließen der Kupplung 50 der Planetenträger 52 auf eine bezüglich der Drehzahl der Eingangswelle 10 geringere Drehzahl anzupassen, da am Ort der ersten Kupplung 50 bereits eine Übersetzung durch die feste Übersetzungsstufe 44 auf niedrigeren Drehzahlen stattgefunden hat und so lediglich niedrigere Drehzahlen von der ersten Kupplung 50 zu verarbeiten sind.

10: Eingangswelle
12: Getriebeeingangswelle
14: Getriebeausgangswelle
16: Antriebsaggregat
18: Differentialgetriebe
20: Radwelle
22: stufenloses Getriebe
24: erster Kegelscheibensatz
26: zweiter Kegelscheibensatz
28: Umschlingungsmittel
30: Ausgangswelle
32: axial verschiebbare Kegelscheibe der Getriebeeingangswelle
34: drehfest verbundene Kegelscheibe der Getriebeausgangswelle
36: drehfest verbundene Kegelscheibe der Getriebeeingangswelle
38: axial verschiebbare Kegelscheibe der Getriebeausgangswelle
40: Planetengetriebe
42: Sonnenrad
44: feste Übersetzungsstufe
46: erstes Zahnrad
48: zweites Zahnrad
50: erste Kupplung
52: Planetenträger
53: Planeten
54: Ringrad
56: zweite Kupplung

Claims

Getriebeanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeeingangswelle (12), einer Getriebeausgangswelle (14), einem die Getriebeeingangswelle (12) mit der Getriebeausgangswelle (14) verbindendem stufenlosen Übersetzungsgetriebe (22), welches eine Eingangswelle (10) und eine Ausgangswelle (30) aufweist, wobei die Eingangswelle (10) mit der Getriebeeingangswelle (12) drehfest verbunden ist, mit einer festen Übersetzungsstufe (44) und einem Überlagerungsgetriebe (40) mit einem ersten Eingangszahnrad (42), welches mit der Ausgangswelle (30) des stufenlosen Übersetzungsgetriebes (22) drehfest verbunden ist, einem zweiten Eingangszahnrad (52, 53), welches wahlweise mittels einer ersten Kupplung (50) über die feste Übersetzungsstufe (44) mit der Getriebeeingangswelle (12) verbindbar ist, und einem Ausgangszahnrad (54), welches drehfest mit der Getriebeausgangswelle (14) verbunden ist, wobei die feste Übersetzungsstufe (44) antriebsseitig drehfest mit der Getriebeeingangswelle (12) verbunden ist und bezüglich der festen Übersetzungsstufe (44) abtriebsseitig die erste Kupplung (50) derart angeordnet ist, dass diese wahlweise das zweite Eingangszahnrad (52, 53) des Überlagerungsgetriebes (40) mit der festen Übersetzungsstufe (44) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kupplung (56) vorgesehen ist, welche wahlweise das erste Eingangszahnrad (42) mit dem Ausgangszahnrad (54) des Überlagerungsgetriebes (40) verbindet, so dass eine starre, direkte und feste Verbindung zwischen der Ausgangswelle (30) des stufenlosen Übersetzungsgetriebes (22) und der Abtriebswelle (14) realisiert ist, wodurch das Überlagerungsgetriebe (40) im Drehmomentfluss überbrückbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stufenlose Übersetzungsgetriebe (22) ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder Toroidgetriebe ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (40) ein Summiergetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingangszahnrad (42) ein Sonnenrad des Planetengetriebes (40), das zweite Eingangszahnrad (52,53) ein Planetenträger des Planetengetriebes (40) und das Ausgangszahnrad (54) ein Ringrad des Planetengetriebes (40) ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgangszahnrad (54) des Überlagerungsgetriebes (40) und einer Radwelle (20) ein Differentialgetriebe (18) angeordnet ist.