DE3538343A1 - Transmission arrangement for vehicles, in particular motor vehicles - Google Patents

Transmission arrangement for vehicles, in particular motor vehicles

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Gheorghe Prof. Dr. 3180 Wolfsburg Nitescu
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Abstract

A description is given of a transmission arrangement for vehicles, in particular motor vehicles, with a planetary gear unit and an infinitely variable transmission. In order to reduce the torques which have to be transmitted via the infinitely variable transmission, the planetary gear unit (4) is connected to the infinitely variable transmission (2) in a split-torque arrangement. The planetary gear unit (4) comprises two planetary gear sets (4a, 4b) coupled together and having two inputs, of which a first (6) is rigidly connected to the gearbox drive shaft (5) and a second (22) is rigidly connected to an output shaft (17, 21) assigned to the infinitely variable transmission (2), and two outputs, of which a first (9) can be connected selectively, via a clutch (11), to an input shaft (13) assigned to the infinitely variable transmission (2) or fixed to the gear case (25) by means of a brake (12) and a second (30) is rigidly connected to the gearbox driven shaft (31). <IMAGE>

Description

Getriebeanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Gear arrangement for vehicles, in particular motor vehicles

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a transmission arrangement for vehicles, in particular motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

In letzter Zeit sind Tendenzen sichtbar geworden, insbesondere durch Kegelscheibenumschlingungsgetriebe gebildete stufenlos verstellbare Getriebe in größerem Umfang im Kraftfahrzeugbau einzusetzen. Trotz einer Reihe von bekannten Vorteilen, die diese stufenlos verstellbaren Getriebe aufweisen, haben sie auch einige Nachteile, von denen im folgenden einige wesentliche aufgeführt werden sollen: Die Spreizung, d. h. das Verhältnis der größten zur kleinsten Übersetzung des Getriebes, ist im allgemeinen nicht sehr groß.Lately tendencies have become visible, especially through Conical pulley belt drive formed continuously variable transmission in to be used on a larger scale in automotive engineering. Despite a number of well-known They also have the advantages that these continuously variable transmissions have some disadvantages, some of the main ones are listed below: The spread, i.e. H. the ratio of the largest to the smallest gear ratio, is generally not very large.

Die Lebensdauer und der Wirkungsgrad dieser Getriebe ist im Vergleich zu Zahnradgetrieben relativ niedrig.The service life and the efficiency of this gearbox is in comparison relatively low compared to gear drives.

Das mit derartigen Getrieben übertragbare maximale Drehmoment ist begrenzt, wobei die Höhe des maximal übertragbaren Drehmoments durch die im ziehenden bzw. im gezogenen Trum des Zugmittels auftretenden Kräfte bestimmt wird.The maximum torque that can be transmitted with such transmissions is limited, whereby the amount of the maximum transferable torque is limited by the pulling or forces occurring in the drawn strand of the traction device is determined.

Zur Vergrößerung der Spreizung ist es bereits bekannt, dem stufenlos verstellbaren Getriebe ein Getriebe mit konstanter Übersetzung parallel zu schalten und die beiden Getriebezweige wahlweise durch Einrücken entsprechender Kupplungen zuzuschalten. Auch ist es bereits bekannt, dem stufenlos verstellbaren Getriebe ein Planetengetriebe zur Erzeugung einer Achsuntersetzung sowie einer wahlweise zuschaltbaren Drehrichtungsumkehr zuzuordnen. Mit diesen Maßnahmen kann jedoch nicht das Problem der in der Höhe beschränkten Drehmomentübertragurtg solcher stufelllos verstellbarcn Cetricbc gtliisl wcrdcll.To increase the spread, it is already known that the stepless adjustable gear to connect a gear with constant translation in parallel and the two transmission branches optionally by engaging appropriate clutches to switch on. The continuously variable transmission is also already known a planetary gear for generating an axle reduction as well as an optional one assignable reversal of direction of rotation. However, these measures cannot the problem of being limited in height Torque transmission belt such continuously adjustable Cetricbc gtliisl wcrdcll.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Getriebeanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart zu schaffen, bei der sowohl die Spreizung des Gesamtgetriebes als auch das insgesamt übertragbare Drehmoment sowie die Lebensdauer und der Wirkungsgrad verbessert werden können.The object on which the invention is based is therefore to provide a To create a gear arrangement of the type specified in the preamble of the claim, in which both the spread of the overall transmission and the overall transferable Torque as well as the service life and the efficiency can be improved.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. Dadurch, daß erfindungsgemäß das Planetengetriebe und das stufenlos verstellbare Getriebe in einer Leistungsverzweigungsschaltung angeordnet werden, wird auch für den Fall der Zuschaltung des stufenlos verstellbaren Getriebes ein wesentlicher Teil des Drehmoment es über den durch das Planetengetriebe gebildeten mechanischen Weg übertragen, so daß letztendlich nur ein Teil des zu übertragenen Drehmoment es auch wirklich über das stufenlos verstellbare Getriebe läuft. Durch einfache Abschaltung des stufenlos verstellbaren Getriebes und Festlegung des zu dessen Eingangswelle führenden Ausgangs des Planetengetriebes wird ein zusätzlicher, vorzugsweise als Dauerfahrgang mit einer Übersetzung ins Schnelle auszulegender Getriebegang bereitgestellt, der die Spreizung des Gesamtgetriebes wesentlich vergrößert. Neben der Reduzierung des über das stufenlos verstellbare Getriebe zu leitenden Drehmoments wird durch die Leistungsverzweigung auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht.The solution to this problem is given in the characterizing part of the claim 1 achieved characteristics. The fact that according to the invention the planetary gear and the continuously variable transmission in a power split circuit will also be arranged in the event of the connection of the continuously adjustable A substantial part of the torque is transmitted through the planetary gearbox formed mechanical path, so that ultimately only part of the too transmitted torque, it really is via the continuously variable transmission runs. By simply switching off the continuously variable transmission and setting it the output of the planetary gear leading to its input shaft is an additional, preferably to be interpreted as a continuous driving gear with a speedy translation Gear provided that significantly increases the spread of the overall transmission. In addition to reducing the amount to be conducted via the continuously variable transmission Torque is also an improvement in efficiency through the power split achieved.

Auch die Lebensdauer des stufenlos verstellbaren Getriebes wird erhöht, da zumindest im Dauerfahrgang dieser Getriebezweig abgeschaltet bleibt.The service life of the continuously variable transmission is also increased, since this transmission branch remains switched off at least in the continuous drive gear.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.Further useful refinements result from the features of the subclaims.

In der Zeichnung sind in den Figuren 1 und 2 zwei alternative Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung gezeigt, die im folgenden näher erläutert wird. Die Figuren 3 und 4 stellen dagegen in grafischen Darstellungen den Verlauf des Wirkungsgrades 4 , der veränderlichen Übersetzung i des c stufenlos verstellbaren Getriebes und des Drehmomenten- und Leistungsverhältnisses dar, womit das Verhältnis des über das stufenlos veränderbare Getriebe zu übertragenden Drehmomente Mc bzw. der darüber zu übertragenden Leistung N im Verhältnis zu dem von dem gesamten Getriebe übertragenen Drehmoment M bzw. der insgesamt übertragenen Leistung N a 5 angegeben ist, jeweils aufgetragen als Funktion der Gesamtübersetzung ik In den Figuren 1 und 2 sind jeweils gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen, ggf. mit einem Strich versehenen Bezugszeichen gekennzeichnet worden. Dabei ist mit 1 die Getriebeanordnung insgesamt bezeichnet, die ein stufenlos veränderbares Getriebe 2, ein diesem unmittelbar nachgeschaltetes Getriebe 3 mit konstanter Übersetzung sowie ein Planetengetriebe 4 aufweist, das aus zwei miteinander in Koppelbauweise verbundenen Planetensätzen 4a und 4b besteht. Mit 5 ist eine von einem Antriebsmotor, beispielsweise der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs kommende Getriebeantriebswelle bezeichnet, die mit einem ersten Eingang des Planetengetriebes 4 verbunden ist. Dieser erste Eingang wird durch den Planetenträger 6 des ersten Planetensatzes 4a gebildet, auf dem Planetenräder 7 drehbar gelagert sind. Wie dies allgemein üblich ist, snd dabei mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Planetenräder vorgesehen. Der erste Planetensatz 4a weist weiterhin ein Ringrad 8 sowie ein Sonnenrad 9 auf, die beide mit den Planetenrädern 7 im Kämmeingriff stehen.In the drawing, two alternative exemplary embodiments of the transmission arrangement according to the invention are shown in FIGS. 1 and 2, which are explained in more detail below. On the other hand, FIGS. 3 and 4 graphically depict the course of the degree of efficiency 4, the variable gear ratio i of the c continuously variable transmission and the torque and power ratio represents the ratio of the torque Mc to be transmitted via the continuously variable transmission or the power N to be transmitted via it in relation to the torque M transmitted by the entire transmission or the total transmitted power N a 5, in each case plotted as a function the overall translation ik In Figures 1 and 2, the same or comparable components have been identified with the same reference numerals, possibly with a prime. Here, 1 denotes the gear assembly as a whole, which has a continuously variable gear 2, a gear 3 with constant translation and a planetary gear 4, which consists of two planetary gear sets 4a and 4b connected to one another in a coupling design. A gear drive shaft coming from a drive motor, for example the internal combustion engine of a motor vehicle, is denoted by 5 and is connected to a first input of the planetary gear 4. This first input is formed by the planet carrier 6 of the first planetary set 4a, on which planet gears 7 are rotatably mounted. As is common practice, a plurality of planetary gears distributed evenly over the circumference are provided. The first planetary gear set 4a also has a ring gear 8 and a sun gear 9, both of which mesh with the planetary gears 7.

Der zweite Planetensatz 4b weist einen Planetenträger 22 auf, auf dem Planetenräder 26 drehbar gelagert sind, die mit einem Ringrad 27 und einem Sonnenrad 28 in Kämmeingriff stehen. Wie aus der Figur 1 weiter hervorgeht, sind die beiden Planetensätze 4a und 4b dadurch miteinander gekoppelt, daß das Sonnenrad 28 des zweiten Planetensatzes 4b über einen Steg 29 mit dem den ersten Eingang des Planetengetriebes 4 bildenden Planetenträger 6 des ersten Planetensatzes 4a verbunden ist. Darüber hinaus sind die beiden Ringräder 8 und 27 der beiden Planetensätze 4a, 4b über eine Glocke 30 starr verbunden, wobei diese Glocke 30 mit der ein Abtriebsritzel 32 aufweisenden Getriebeabtriebswelle 31 verbunden ist und so den zweiten Ausgang des Planetengetriebes 4 bildet.The second planetary gear set 4b has a planetary carrier 22 the planet gears 26 are rotatably mounted with a ring gear 27 and a sun gear 28 are in meshing engagement. As can also be seen from Figure 1, the two are Planetary sets 4a and 4b coupled together in that the sun gear 28 of the second planetary set 4b via a web 29 with the first input of the planetary gear 4 forming planet carrier 6 of the first planetary gear set 4a is connected. About that in addition, the two ring gears 8 and 27 of the two planetary gear sets 4a, 4b have a Bell 30 rigidly connected, this bell 30 having an output pinion 32 Transmission output shaft 31 is connected and so the second output of the planetary gear 4 forms.

Der erste Ausgang dieses in Leistungsverzweigungsschaltung mit dem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 verbundenen Planetengetriebes 4 wird durch das Sonnenrad 9 des ersten Planetensatzes 4a gebildet, das auf einer zentralen Welle 10 sitzt, die wahlweise über eine Kupplung 11 mit einer Eingangswelle 13 des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 oder mittels einer hier als Bandbremse ausgebildeten ersten Bremse 12 mit dem Gehäuse verbunden werden kann.The first output of this in power split circuit with the continuously variable transmission 2 connected planetary gear 4 is through the Sun gear 9 of the first planetary gear set 4a formed on a central shaft 10 sits, optionally via a clutch 11 with an input shaft 13th of the continuously variable transmission 2 or by means of one designed here as a band brake first brake 12 can be connected to the housing.

Das stufenlos verstellbare Getriebe 2 ist hier als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgebildet und besitzt ein auf einer Eingangswelle 13 sitzendes Eingangskegelscheibenpaar 14 sowie ein mit einer Ausgangswelle 17 verbundenes Ausgangskegelscheibenpaar 15. Beide Kegelscheibenpaare 14, 15 sind durch ein Zugmittel 16 verbunden, das vorzugsweise als Gliederkette ausgebildet ist. Durch gegensinnige Verstellung der Kegelscheibenpaare 14 und 15 ergibt sich dabei in bekannter Weise eine Veränderung der Wirkradien, mit denen das Zugmittel 16 an den Kegelscheibenpaaren angreift, und damit eine stufenlose Veränderbarkeit der Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes 2.The continuously variable transmission 2 is here as a belt pulley transmission and has a pair of input conical disks seated on an input shaft 13 14 and a pair of output conical disks 15 connected to an output shaft 17. Both cone pulley pairs 14, 15 are connected by a traction means 16, which is preferably is designed as a link chain. By adjusting the conical pulley pairs in opposite directions 14 and 15 there is a known change in the effective radii, with which the traction means 16 engages the conical pulley pairs, and thus a stepless one Variability of the translation of the continuously variable transmission 2.

Dem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 ist ein Getriebe 3 mit konstanter Übersetzung nachgeschaltet, das hier aus einem ein Eingangszahnrad 18, ein Zwischenzahnrad 19 und ein Ausgangszahnrad 20 aufweisenden Zahnradgetriebe gebildet wird. Eine Ausgangswelle 21 des aus dem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 und dem Konstantübersetzungsgetriebe 3 bestehenden Getriebeanordnung ist mit dem durch den Planetenträger 22 des zweiten Planetensatzes 4b gebildeten zweiten Eingang des Planetengetriebes 4 verbunden. Dieser zweite Eingang weist einen Steg 23 auf, der über eine hier als Lamellenbremse ausgebildete zweite schaltbare Bremse 24 mit dem Getriebegehäuse 25 verbindbar ist.The continuously variable transmission 2 is a transmission 3 with constant Downstream translation, which here consists of an input gear 18, an intermediate gear 19 and a gear train having an output gear 20 is formed. An output shaft 21 of the continuously variable transmission 2 and the constant ratio transmission 3 existing gear arrangement is with that by the planet carrier 22 of the second Planetary set 4b formed second input of the planetary gear 4 connected. This second input has a web 23, which is here as a multi-disc brake trained second switchable brake 24 can be connected to the transmission housing 25.

Während die Getriebeanordnung nach der Figur i in rücktreibender Bauweise, beispielsweise also für ein Fahrzeug mit Frontantrieb ausgestaltet ist, zeigt die in der Figur 2 gezeigte Anordnung eine Ausführung in durchtreibender Bauweise, die vorzugsweise für einen Standardantrieb Verwendung finden kann. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Anordnungen jeweils auch für die andere Bauweise geeignet sind.While the gear arrangement according to FIG. for example, is thus designed for a vehicle with front-wheel drive, shows the In the arrangement shown in Figure 2, an embodiment in driving design, the can preferably be used for a standard drive. It goes without saying, however, that the arrangements shown in Figures 1 and 2 each also for the other Construction are suitable.

Die Ausführung nach der Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß die Anordnung und Kopplung des Planetengetriebes 4' anders ist. Die Kopplung der beiden Planetensätze 4a' und 4b' erfolgt hier nämlich durch starre Verbindung der Planetenräder 7' und 26' der beiden Planetensätze, wodurch ein gemeinsamer Planetenträger 6' vorgesehen ist, der, wie bereits bei der Ausführung nach der Figur 1, als erster Eingang des Planetengetriebes 4' mit der Getriebeantriebswelle 5' verbunden ist. Das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes ist bei der Ausführung nach der Figur 2 weggelassen worden, bzw. seine Funktion wird durch das Ringrad 8' des ersten Planetensatzes 4a' miterfüllt. Dieses ist über eine Glocke 30' mit der Getriebeabtriebswelle 31' verbunden und bildet so allein den zweiten Ausgang des Planetengetriebes 4'. Der erste Ausgang wird auch hier durch das Sonnenrad 9' des ersten Planetensatzes 4a' gebildet, das auf der zentralen Hohlwelle 10' gehalten ist, durch die die Getriebeantriebswelle 5' hindurchgreift.The embodiment according to FIG. 2 differs from that of Figure 1 essentially in that the arrangement and coupling of the planetary gear 4 ' is different. The coupling of the two planetary gear sets 4a 'and 4b' takes place here namely by rigid connection of the planet gears 7 'and 26' of the two planetary sets, whereby a common planet carrier 6 'is provided, which, as already in the execution according to FIG. 1, as the first input of the planetary gear 4 'with the gear drive shaft 5 'is connected. The sun gear of the second planetary set is in the execution has been omitted according to Figure 2, or its function is through the ring gear 8 'of the first planetary gear set 4a' also fulfilled. This is about a 30 'bell connected to the transmission output shaft 31 'and thus forms the second output alone of the planetary gear 4 '. The first output is also here through the sun gear 9 ' of the first planetary gear set 4a ', which is held on the central hollow shaft 10' is through which the transmission drive shaft 5 'engages.

Der zweite Eingang des Planetengetriebes 4', der mit der Ausgangswelle 21 des aus dem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 und dem Konstantübersetzungsgetriebe 3 bestehenden Getriebezuges verbunden ist, wird bei der Ausführung nach der Figur 2 durch das Ringrad 27' des zweiten Planetensatzes 4b' gebildet, das über einen Steg 23' und die als Lamellenbremse ausgebildete zweite schaltbare Bremse 24 am Getriebegehäuse 25 festlegbar ist.The second input of the planetary gear 4 ', the one with the output shaft 21 of the continuously variable transmission 2 and the constant ratio transmission 3 existing gear train is connected in the execution according to the figure 2 formed by the ring gear 27 'of the second planetary gear set 4b', which has a Web 23 'and the second switchable brake 24 on the Gear housing 25 can be fixed.

In beiden, in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung wird dadurch, daß immer zumindest ein Teil des von dem Getriebe zu übertragenden Moments direkt über das Planetengetriebe an den Abtrieb weitergegeben wird, erreicht, daß zum einen die von dem stufenlos verstellbaren Getriebe 2 zu übertragende Leistung, bzw. das von diesem zu übertragende Drehmoment, reduziert wird. Gleichzeitig wird der Wirkungsgrad verbessert und dadurch, daß das stufenlos verstellbare Getriebe 2 ganz abgeschaltet werden kann, eine relativ große Spreizung des Gesamtgetriebes erreicht.In both of the embodiments shown in Figures 1 and 2 of the Invention is that always at least a part of the transmission to be transmitted Torque is passed on directly to the output via the planetary gearbox, that on the one hand the power to be transmitted by the continuously variable transmission 2, or the torque to be transmitted by this is reduced. At the same time will the efficiency improved and in that the continuously variable transmission 2 can be switched off completely, a relatively large spread of the overall transmission achieved.

Dabei brauchen nur relativ wenig Schaltglieder, nämlich eine Kupplung und zwei Bremsen zur Verfügung gestellt werden, um den gesamten, von einem Kraftfahrzeug abzudeckenden Betriebsbereich zu überdecken,wobei die Kupplung 11 im Vorwärtsfahrbetrieb und die Lamellenbremse 24 im Rückwärtsfahrbetrieb zugleich als Anfahrglieder verwendet werden. In den nachfolgenden Tabellen ist für die mit Hilfe eines Getriebewählhebels anzuwählenden unterschiedlichen Betriebsbereiche, nämlich Leerlauf N, Anfahr- und Beschleunigungsbereich A, Dauerfahrt D, Rückwärtsfahrbereich R sowie Parkstellung P jeweils der Schaltzustand der drei Schaltglieder angegeben, wobei das Symbol "X" ein eingerücktes Schaltglied und das Symbol "-" ein ausgerückt es Schaltglied bedeutet. Darüber hinaus ist die Drehzahlübersetzung ik und die Drehmomentübersetzung iM für die einzelnen Fahrbereiche sowie der Wirkungsgrad angegeben.Only relatively few switching elements are required, namely a clutch and two brakes are made available to the entire, of a motor vehicle to cover the operating range to be covered, the clutch 11 in forward driving mode and the multi-disc brake 24 is also used as starting members in reverse operation will. The tables below are for using a gear selector lever different operating ranges to be selected, namely idling N, start-up and Acceleration range A, continuous drive D, reverse drive range R as well as parking position P the switching status of the three switching elements is given, where the symbol "X" is an indented switching element and the symbol "-" is a disengaged it means switching element. In addition, the speed ratio ik and the torque ratio iM stated for the individual driving ranges as well as the efficiency.

Während die Tabelle 1 die Verhältnisse für die in der Figur 1 der Zeichnung dargestellte Getriebeanordnung angibt, zeigt die Tabelle 2 die Verhältnisse für die Ausführung nach der Figur 2.While Table 1 shows the ratios for the in Figure 1 of Specifies the gear arrangement shown in the drawing, Table 2 shows the relationships for the embodiment according to FIG. 2.

In der letzten Spalte der Tabellen sind unter der Rubrik Bemerkungen noch Angaben über realistisch zu wählende Übersetzungsverhältnisse der verwendeten Getriebearten zu finden, anhand derer dann die in der Tabelle zu findenden Werte der Drehzahlübersetzung und der Drehmomentenübersetzung sowie des Wirkungsgrades errechnet wurden. Dabei ist jeweils mit i01 die sogenannte Standübersetzung des ersten Planetensatzes und mit i02 die des zweiten Planetensatzes des Planetengetriebes bezeichnet, die sich bis auf die Standübersetzung des zweiten Planetensatzes der in der Fig. 2 gezeigten Getriebeanordnung aus dem Verhältnis des jeweiligen Ringrades zum entsprechenden Sonnenrad errechnet. Die Standübersetzung i02 des zweiten Planetensatzes 4b' aus Fig. 2 ergibt sich dagegen gemäß der Tabelle 2 mit den angenommenen Zähnezahlen Z7, für die ersten Planetenräder 7?, 7 für das erste Ringrad 8', Z27' für das zweite Ringrad 27' und Z26, für die zweiten Planetenräder 26' zu 1,417.In the last column of the tables under the heading comments information about realistically to be selected transmission ratios of the used To find gear types, based on which the values to be found in the table the speed ratio and the torque ratio as well as the efficiency were calculated. The so-called standard translation of the first planetary gear set and with i02 that of the second planetary gear set of the planetary gear referred to, which is up to the stationary translation of the second planetary gear set of the Gear arrangement shown in FIG. 2 from the ratio of the respective ring gear calculated for the corresponding sun gear. The stationary gear ratio i02 of the second planetary gear set 4b 'from FIG. 2, on the other hand, results from Table 2 with the assumed numbers of teeth Z7, for the first planet gears 7 ?, 7 for the first ring gear 8 ', Z27' for the second Ring gear 27 'and Z26, for the second planet gears 26' at 1.417.

i ' gibt in den Tabellen die veränderliche Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 an, die zusammen mit der konstanten Übersetzung k des Konstantübersetzungsgetriebes 3 die veränderliche Gesamtübersetzung ic des aus dem stufenlos verstellbaren Getriebe und dem Konstantübersetzungsgetriebe bestehenden Getriebezuges ergibt. Dabei ist mit Z18 in beiden Tabellen die Zähnezahl des Eingangszahnrades 18 und mit 20 die Zähnezahl des Ausgangszahnrades 20 des Konstantübersetzungsgetriebes 3 bei der Formel zur Ermittlung der konstanten Übersetzung ik des Getriebes 3 angegeben. Tabelle 1 Schalt- Wirkungsgrad zustand #=iM#1/iK Drehzahlübersetzung Drehmomentübersetzung Bemerkungen Betriebs- K B1 B2 bereich (11) (12) (24) N - - - Standübersetzungen X - - ikc = ############# iMc = ############### 0,8344-0,9551 iO1=-2; iO2=-4. = 3,4---1,0 =2,8370-0,9551 Standswirkungsgrad: #01=#02=#0=0,98 D - X - ikK = ##### = 0,667 iMk = ####### = 0,662 0,993 ic=i'c-ik, ik=2,354 i'cmax=2,354 @min R - - X ikR = iO2 = -4,0 iMR = #o#io2 = -3,92 0,980 0,425 ik=Z20/Z1B=2,354 P - X X #c=#c'#k=0,873 #'c=0,9; #k=0,97 Verstellbereich des CVT: R= i'cmax/i'cmin=1,571: Gesamtverstellbe- R9=3,4 Gesamtspreizung ikcmax/ikK=3,4/0,667=5,@ Tabelle 2 Schalt- zustand Betriebs- K B1 B2 Drehzahlübersetzung Drehmomentübersetzung Wirkungsgrad Bemerkungen bereich (11) (12) (24) ik iM #=iMJ.1/iK N - - - Standübersetzungen io1=-2,333; io2=Z7/Z8#@@@/@@@ A X - - ikc=############### iMc=################# 0,8190-0,9581 Standwirkungsgrad =3,5-1,0 =2,8190-0,9581 #01=8,98; #02=0,99, ic=i'cik; ik=2,319, D - X - ikK=###########=0,7 iMk=###########=0,696 0,994 i'cmax=2,319; i'cmin=0,431, #c = n'c##k=0,873: R - - X ikR=####=-2,4 iMR=#######=-2,319 0,966 #'c=0,9; #k=0,97 Verstellbereich des CVT P - X X R=i'cmax/i'cmin=5,38 Gesamtverstellbereich Rg=3,503 Gesamtspreizung ikcmax/ikK=3,5/0,7=5,0 Aus dat in der beiden Tabellen angecJcterlerlllerten sowie den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Verläufen läßt sich nun unmittelbar herleiten, daß der Gesamtverstellbereich der aus dem verstellbaren Getriebe 2 (ergänzt durch das Konstantübersetzungsgetriebe 3) und dem Planetengetriebe 4 bestehenden Getriebeanordnung sich zu 3,4 : 1 für die Ausführung nach der Figur 1 bzw. zu 3,5 : 1 für die Ausführung nach der Figur 2 ergibt. Dieser Verstellbereich, der sich im Betriebsbereich A einstellt, reicht aus, um ein günstiges Anfahren, Beschleunigungsvorgänge sowie den größten Teil des Stadtfahrtbetriebes durchführen zu können. Hierbei ist bei geschlossener Kupplung 11 das stufenlos verstellbare Getriebe 2 in leistungsverzweigter Anordnung zugeschaltet, wobei die Übersetzung in herkömmlicher Weise den jeweiligen Betriebszuständen stufenlos angepaßt werden kann.i 'indicates in the tables the variable translation of the continuously variable transmission 2, which together with the constant transmission k of the constant transmission 3 results in the variable overall transmission ic of the gear train consisting of the continuously variable transmission and the constant transmission. The number of teeth of the input gear 18 is indicated with Z18 in both tables and the number of teeth of the output gear 20 of the constant transmission 3 in the formula for determining the constant transmission ik of the transmission 3 is given as 20. Table 1 Switching efficiency state # = iM # 1 / iK Speed ratio Torque ratio Comments Operational K B1 B2 area (11) (12) (24) N - - - Stand translations X - - ikc = ############# iMc = ############### 0.8344-0.9551 iO1 = -2; iO2 = -4. = 3.4 --- 1.0 = 2.8370-0.9551 stand efficiency: # 01 = # 02 = # 0 = 0.98 D - X - ikK = ##### = 0.667 iMk = ####### = 0.662 0.993 ic = i'c-ik, ik = 2.354 i'cmax = 2.354 @min R - - X ikR = iO2 = -4.0 iMR = # o # io2 = -3.92 0.980 0.425 ik = Z20 / Z1B = 2.354 P - XX # c = # c '# k = 0.873 # 'c = 0.9; # k = 0.97 Adjustment range of the CVT: R = i'cmax / i'cmin = 1.571: Total adjustment R9 = 3.4 Total spread ikcmax / ikK = 3.4 / 0.667 = 5, @ Table 2 Switching State Operating K B1 B2 Speed ratio Torque ratio Efficiency Comments area (11) (12) (24) ik iM # = iMJ.1 / iK N - - - Stand translations io1 = -2.333; io2 = Z7 / Z8 # @@@ / @@@ AX - - ikc = ############### iMc = ################# 0.8190-0.9581 Stand efficiency = 3.5-1.0 = 2.8190-0.9581 # 01 = 8.98; # 02 = 0.99, ic = i'cik; ik = 2.319, D - X - ikK = ########### = 0.7 iMk = ########### = 0.696 0.994 i'cmax = 2.319; i'cmin = 0.431, #c = n'c ## k = 0.873: R - - X ikR = #### = - 2.4 iMR = ####### = - 2.319 0.966 # 'c = 0.9; # k = 0.97 Adjustment range of the CVT P - XXR = i'cmax / i'cmin = 5.38 Total adjustment range Rg = 3.503 Total spread ikcmax / ikK = 3.5 / 0.7 = 5.0 From the information given in the two tables and from the curves shown in FIGS. 3 and 4, it can now be derived directly that the total adjustment range of the gear arrangement consisting of the adjustable gear 2 (supplemented by the constant reduction gear 3) and the planetary gear 4 is 3.4 : 1 for the embodiment according to FIG. 1 or 3.5: 1 for the embodiment according to FIG. 2 results. This adjustment range, which is set in operating range A, is sufficient to be able to carry out favorable starting, acceleration processes and most of the city driving operations. Here, when the clutch 11 is closed, the continuously variable transmission 2 is switched on in a power-split arrangement, the translation being able to be continuously adapted to the respective operating conditions in a conventional manner.

Dieser Verstellbereich wird durch eine in dem Dauerfahrt-Betriebsbereich D erreichte konstante Übersetzung von beispielsweise 0,667 für die Ausführung nach der Figur 1 bzw. 0,7 für die Ausführung nach der Figur 2 ergänzt, wobei diese Übersetzungen einen Schnellgang (overdrive) für besonders geräuscharme und verbrauchsgünstige Betriebsweise darstellen. Die Gesamtspreizung der Getriebeanordnung ergibt sich damit zu 3;'467 = 5,1 bzw. 3 - 5 0,667 - 0,7 -Der Rückwärtsgang wird durch Zuschalten der zweiten Bremse 24 bei ausgerückter Kupplung 11 erreicht und steht mit einer konstanten Übersetzung von 4 bzw. 2,4 bereit.This adjustment range is determined by one in the continuous travel operating range D achieved a constant gear ratio of, for example, 0.667 for execution after of Figure 1 or 0.7 for the embodiment according to Figure 2 added, these translations an overdrive for particularly low-noise and fuel-efficient Represent operating mode. The overall spread of the gear arrangement results thus to 3; '467 = 5.1 or 3 - 5 0.667 - 0.7 -The reverse gear is switched on the second brake 24 reached with the clutch 11 disengaged and stands with a constant gear ratio of 4 or 2.4.

Bei Auswertung der in den Figuren 3 und 4 gezeigten grafischen Darstellungen läßt sich weiter feststellen, daß durch die erfindungsgemäßen Getriebeanordnung eine wesentliche Reduzierung des über das stufenlos verstellbare Getriebe 2 zu übertragenden Drehmomentes erreicht wird. So zeigt sich, daß bei der größten Getriebegesamtübersetzung ikcmaçd. h. also beim M Anfahren, das Drehmomentenverhältnis c , also das Verhältnis des über 5 das stufenlos verstellbare Getriebe 2 zu leitenden Drehmomentes zu dem Gesamtdrehmoment kleiner als 0,5 ist. Das bedeutet, daß weniger als die Hälfte des gesamten über das Getriebe zu übertragenden Antriebsmomentes über das stufenlos verstellbare Getriebe 2 läuft, so daß dieses trotz der erreichten großen Spreizung wesentlich entlastet wird. Mit anderen Worten kann nunmehr für einen Fahrzeugantrieb einer bestimmten Leistungsklasse ein stufenlos verstellbares Getriebe in der von der Erfindung aufgezeigten leistungsverzweigten Schaltung verwendet werden, das bei den bisher bekannten Anordnungen nur für Fahrzeugantriebe mit etwa halb so großer Leistung verwendet werden konnte.When evaluating the graphic representations shown in FIGS it can also be stated that the gear arrangement according to the invention a substantial reduction in the amount to be transmitted via the continuously variable transmission 2 Torque is reached. It can be seen that with the largest overall gear ratio ikcmaçd. H. so when starting M, the torque ratio c, so the ratio of the torque to be conducted via 5 the continuously variable transmission 2 to the Total torque is less than 0.5. That means less than half of the total drive torque to be transmitted via the gearbox via the continuously variable adjustable gear 2 runs, so that this despite the large spread achieved is significantly relieved. In other words, it can now be used for a vehicle drive of a certain performance class a continuously variable transmission in the from of the invention shown power split circuit can be used, the in the previously known arrangements only for vehicle drives with about half the size Power could be used.

Das Verhältnis der Leistung des stufenlos verstellbaren Getriebes 2 zur N Gesamtleistung des Getriebes r ist beim Anfahren zwar etwas größer N a als 1 und fällt dann mit kleiner werdender Übersetzung relativ stark ab.The ratio of the performance of the continuously variable transmission 2 to the N total power of the transmission r is slightly larger than N a when starting 1 and then falls off relatively sharply as the gear ratio becomes smaller.

Jedoch wird gerade beim Anfahren nur eine kleine Leistung verlangt, so daß dieses Verhalten keinen Nachteil bedeutet. Der Uirkungsgrad der Getriebeanordnung beträgt beim Anfahren etwa 0,8 bis 0,85; er verbessert sich jedoch mit abnehmender Übersetzung und beträgt im Bereich von 1,6 bis 1, was etwa Stadtfahrbetriebsverhältnissen entspricht, einem Wert von 0,9 und darüber. Für Dauerfahrt mit der konstanten Schnellgangübersetzung, die vorzugsweise auf Autobahnen und Landstraßen verwendet wird, ist der Wirkungsgrad mit über 0,99 sehr gut.However, especially when starting up, only a small amount of power is required, so that this behavior is not a disadvantage. The efficiency of the gear arrangement is about 0.8 to 0.85 when starting up; however, it improves with decreasing Gear ratio and is in the range from 1.6 to 1, which is roughly urban driving conditions corresponds to a value of 0.9 and above. For continuous travel with the constant overdrive ratio, which is preferably used on motorways and country roads is the efficiency with over 0.99 very good.

Es ist auch möglich, den Gesamtverstellbereich noch weiter zu vergrößern, M wobei sich auch das Verhältnis ~ c vergrößern würde, jedoch würde dadurch a der Wirkungsgrad des Getriebes auch verschlechtert.It is also possible to increase the total adjustment range even further, M where the ratio ~ c would also increase, but this would mean a the Transmission efficiency also deteriorated.

Weiter wäre es möglich, durch Optimierung der Standübersetzungen der beiden Planetensätze den Gesamtverstellbereich des Getriebes zu verkleinern und eventuell mit einem Planetensatz in Gruppenbauweise im Abtrieb des Getriebes den Gesamtverstellbereich wieder zu erweitern. Auf diese Weise könnte der beim Anfahren über das stufenlos verstellbare Getriebe 2 zu leitende Antriebsmomentenanteil noch weiter reduziert werden.It would also be possible to optimize the standard translations of the both planetary gear sets to reduce the total adjustment range of the gearbox and possibly with a planetary set in group design in the output of the gearbox Total adjustment range to be expanded again. In this way, the vehicle could start off over the continuously variable transmission 2 still to be conducted drive torque share can be further reduced.

Insgesamt gesehen ergibt sich also, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung trotz Erweiterung des Verstellbereiches und Verwendung eines stufenlos verstellbaren Getriebes das über dieses zu übertragende Drehmoment dadurch wesentlich reduziert werden kann, daß ein wesentlicher Teil des Antriebsdrehmomentes über das in Leistungsverzweigung geschaltete Planetengetriebe geleitet wird. Darüber hinaus wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades eben auch dadurch erreicht, daß ein wesentlicher Teil der Leistung direkt über das Planetengetriebe geführt wird. In einem speziellen Schnellgang, bei dem das stufenlos verstellbare Getriebe abgeschaltet ist, wird dann ein besonders guter Wirkungsgrad erzielt. Das stufenlos verstellbare Getriebe ist demgegenüber nur während des Anfahrens, in Beschleunigungsphasen und bei der Stadtfahrt in Betrieb, also nur in einem beschränkten Teil der Gesamtbetriebszeit des Fahrzeugs, wodurch die gegenüber Zahnradgetrieben verringerte Lebensdauer der stufenlos verstellbaren Getriebe weniger kritisch wird. Die Zahl der zu verwendenden Schaltglieder ist sehr klein und die beschriebene Getriebeanordnung läßt sich sowohl für Frontantrieb als auch für Heckantrieb verwenden. Die Getriebeanordnung zeichnet sich weiter durch Kompaktheit und dadurch aus, daß eine einfache Vollautomatisierung möglich ist.Viewed overall, it follows that with the inventive Arrangement despite expansion of the adjustment range and use of a stepless adjustable transmission, the torque to be transmitted via this thereby significantly can be reduced that a substantial part of the drive torque over the Planetary gear switched in power split is conducted. Furthermore an improvement in efficiency is also achieved by the fact that a substantial Part of the power is fed directly via the planetary gear. In a special High speed, in which the continuously variable transmission is switched off, is then a particularly good level of efficiency is achieved. The infinitely variable transmission In contrast, it is only during start-up, in acceleration phases and during the City trip in operation, i.e. only for a limited part of the total operating time of the vehicle, which reduces the service life of the continuously variable transmission less becomes critical. The number the switching elements to be used is very small and the gear arrangement described can be used for both front-wheel drive and rear-wheel drive. The gear arrangement is further characterized by compactness and the fact that a simple full automation is possible.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE 1. Getriebeanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem Planetengetriebe und einem stufenlos verstellbaren Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (4) mit dem stufenlos verstellbaren Getriebe (2) in Leistungsverzweigungsschaltung verbunden ist und aus zwei in Koppelbauweise verbundenen Planetensätzen (4a, 4b) besteht mit zwei Eingängen (6, 22), von denen ein erster (6) mit der Getriebe antriebswelle (5) und ein zweiter (22) mit einer dem stufenlos verstellbaren Getriebe (2) zugeordneten Ausgangswelle (21) starr verbunden ist, und mit zwei Ausgängen (10, 30), von denen ein erster (10) wahlweise über eine zuschaltbare Kupplung (11) mit einer dem stufenlos verstellbaren Getriebe (2) zugeordneten Eingangswelle (13) verbindbar oder mittels einer zuschaltbaren Bremse (12) am Getriebegehäuse (25) festlegbar ist und ein zweiter (30) mit der Getriebeabtriebswelle (31) starr verbunden ist. PATENT CLAIMS 1. Transmission arrangement for vehicles, in particular Motor vehicles with a planetary gear and a continuously variable gear, characterized in that the planetary gear (4) with the continuously adjustable Transmission (2) is connected in a power split circuit and of two in a coupling design connected planetary sets (4a, 4b) consists of two inputs (6, 22) of which a first (6) with the gear drive shaft (5) and a second (22) with a the continuously variable transmission (2) associated with the output shaft (21) rigidly connected is, and with two outputs (10, 30), of which a first (10) optionally via one Connectable clutch (11) with a continuously variable transmission (2) assigned The input shaft (13) can be connected or by means of a switchable brake (12) on the gear housing (25) can be fixed and a second (30) is rigid with the transmission output shaft (31) connected is. 2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (22) des Planetengetriebes (4) über eine zuschaltbare Bremse (24) am Getriebegehäuse (25) festlegbar ist.2. Gear arrangement according to claim 1, characterized in that the second input (22) of the planetary gear (4) via a switchable brake (24) can be fixed on the gear housing (25). 3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem stufenlos verstellbaren Getriebe (2) und der diesem zugeordneten Ausgangswelle (21) ein Getriebe mit konstanter übersetzung (3) eingeschaltet ist.3. Gear arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that between the continuously variable transmission (2) and the associated therewith Output shaft (21) a gear with constant ratio (3) is switched on. 4. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang des Planetengetriebes (4) durch d-en Planetenträger (6) und der zweite Ausgang (30) durch das Ringrad (8) des ersten Planetensatzes (4a) gebildet sind.4. Gear arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the first input of the planetary gear (4) through the planet carrier (6) and the second output (30) is formed by the ring gear (8) of the first planetary gear set (4a) are. 5. Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausgang des Planetengetriebes (4) durch das Sonnenrad (9) des ersten Planetensatzes (4a) gebildet ist.5. Gear arrangement according to claims 1 and 4, characterized in that that the first output of the planetary gear (4) through the sun gear (9) of the first Planetary set (4a) is formed. 6. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (6) des ersten Planetensatzes (4) mit dem Sonnenrad (28) des zweiten Planetensatzes (4b) und die Ringräder (8, 27) der beiden Planetensätze (4a, 4b) miteinander starr verbunden sind.6. Gear arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the planet carrier (6) of the first planetary set (4) with the sun gear (28) of the second planetary gear set (4b) and the ring gears (8, 27) of the two planetary gear sets (4a, 4b) are rigidly connected to one another. 7. Getriebeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Planetengetriebes (4) durch den Planetenträger (22) des zweiten Planetensatzes (4b) gebildet ist.7. Gear arrangement according to claim 6, characterized in that the second input of the planetary gear (4) through the planet carrier (22) of the second Planetary set (4b) is formed. 8. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (7', 26') der beiden Planetensätze (4a', 4b') starr miteinander verbunden sind.8. Gear arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the planet gears (7 ', 26') of the two planetary sets (4a ', 4b') are rigid with one another are connected. 9. Getriebeanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Planetengetriebes (4') durch das Ringrad (27') des zweiten Planetensatzes (4b') gebildet ist.9. Gear arrangement according to claim 8, characterized in that the second input of the planetary gear (4 ') through the ring gear (27') of the second Planetary set (4b ') is formed.
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