DE3605203C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares leistungsverzweigendes Verbund-Lastschaltgetriebe mit Gruppenschaltungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a continuously variable power split Composite powershift transmission with group shifts according to the preamble of claim 1.
Solche Getriebe eignen sich für Fahrzeuge. Sie wirken wie stufenlose Getriebe mit einem relativ großen Verstellbereich und erlauben daher den Betrieb der Brennkraftmaschine entlang der minimalen Kraftstoffverbrauchskurve. Da sie außerdem verhältnismäßig gute Wirkungsgrade haben, läßt sich Kraftstoff einsparen. Da keine Zugkraftunterbrechung erfolgt, weisen sie auch ein überlegenes Beschleunigungsverhalten auf. Ihre automatische Betriebsweise trägt zum Komfort des Fahrens bei.Such gears are suitable for vehicles. They look like stepless Gearbox with a relatively large adjustment range and therefore allow the operation of the internal combustion engine along the minimal fuel consumption curve. Since they are also proportionate have good efficiencies, fuel can be saved. Since there is no interruption in traction, they point also a superior acceleration behavior. Your automatic Operating mode contributes to the comfort of driving.
Die deutsche Patentschrift 31 47 447 C2 und EP 00 81 696 A1 zeigen mit Fig. 1 ein hydrostatischmechanisches Stellkoppelgetriebe mit eingangsseitiger Leistungsverzweigung. Die An- und Abtriebswellen 1; 2 liegen in dieser Figur koaxial. Die Stegwelle s stellt die Koppelwelle E und die Hohlradwelle 2′′ die Koppelwelle A dar. Die Koppelwelle E treibt den 1., 3. und R-Gang und die Koppelwelle A den 2. und 4. Gang des nachgeordneten Schaltgetriebes. Soll nun die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht und der Gesamtverstellbereich auch noch erweitert werden, wie das bei Nutzfahrzeugen im Vergleich zu Personenkraftfahrzeugen der Fall ist, muß entweder das Stellgetriebe, hier das hydrostatische Getriebe mit den Verdrängermaschinen a, b vergrößert oder aber die Anzahl der Gänge im Schaltgetriebe erhöht werden. Erstere Maßnahme führt zu größeren hydrostatischen Leistungseinflüssen und damit auch zu schlechteren Wirkungsgraden und im allgemeinen auch zu mehr Gewicht und Bauraum. Die Erhöhung der Anzahl der Gänge ist daher von Vorteil. Nach Fig. 1 der erwähnten Schriften würde man bei einem 8-Gang-Schaltgetriebe zusätzlich 8 Räder und zwei weitere Doppelkupplungen und bei einem 12-Gang-Schaltgetriebe sogar zusätzlich 16 Räder und vier weitere Doppelkupplungen benötigen. German patent 31 47 447 C2 and EP 00 81 696 A1 show with FIG. 1 a hydrostatic-mechanical adjusting coupling gear with power branching on the input side. The input and output shafts 1; 2 are coaxial in this figure. The web shaft s represents the coupling shaft E and the ring gear 2 '', the coupling shaft A. The coupling shaft E drives the 1st, 3rd and reverse gear and the coupling shaft A 2nd and 4th gear of the downstream transmission. If the power of the internal combustion engine is now to be increased and the overall adjustment range is also to be expanded, as is the case with commercial vehicles in comparison to passenger vehicles, either the actuating gear, here the hydrostatic gear with the displacement machines a, b , must be increased or the number of gears in the Manual transmission can be increased. The former measure leads to greater hydrostatic effects on performance and thus to poorer efficiencies and generally also to more weight and installation space. Increasing the number of gears is therefore an advantage. According to FIG. 1 of the documents mentioned, an 8-speed manual transmission would additionally require 8 wheels and two further double clutches and, in a 12-speed manual transmission, an additional 16 wheels and four further double clutches.
Aus der DE-OS 28 02 166 ist es bekannt, Zahnradwechselgetriebe in Gruppenbauweise auszuführen, womit bei vielen Gangstufen eine Reduktion des Bauaufwands, insbesondere der erforderlichen Zahnradpaare, erzielbar ist. Dieses bekannte Getriebe weist ein Schaltgetriebe mit vier Vorwärts- und einem Rückwärtsgang auf, während für die Gruppenschaltung zwei Gruppengänge in Form eines Nachschaltgetriebes vorgesehen sind. An- und Abtriebswelle sind dabei koaxial angeordnet, die als Doppelkupplungen ausgebildeten Schaltkupplungen im Schaltgetriebe sind auf einer Vorgelegewelle angeordnet, während die Schaltkupplungen der zwei Gruppengänge auf der Abtriebswelle vorgesehen sind. Die zwei antriebsseitigen Zahnräder der Gruppengänge sind dabei fest auf der einzigen Vorlegewelle des Schaltgetriebes angeordnet. Sowohl die Schaltkupplungen des Schaltgetriebes als auch die Schaltkupplungen der Gruppengänge können mit Synchronisierungseinrichtungen versehen sein. - Dieses bekannte Verfahren erlaubt kein Schalten unter Last und auch keine stufenlose Einstellung der Antriebsdrehzahl.From DE-OS 28 02 166 it is known to change gear to be carried out in a group construction, with which at many gears a reduction in the construction effort, in particular the required Gear pairs can be achieved. This known transmission has one Manual transmission with four forward and one reverse gear, while for group switching two group courses in the form of one Rear transmission are provided. Input and output shaft are arranged coaxially, designed as double clutches Clutches in the manual transmission are on a countershaft arranged while the clutches of the two group gears are provided on the output shaft. The two drive side Gears of the group gears are fixed on the single countershaft arranged of the gearbox. Both the clutches of the gearbox and the clutches the group corridors can be equipped with synchronization devices be. - This known method does not allow switching under load and also no continuous adjustment of the drive speed.
Aus der DE-OS 29 04 019 ist weiterhin ein stufenlos einstellbares, leistungsverzweigendes Verbund-Lastschaltgetriebe bekannt, das weitgehend der gattungsgemäßen Art entspricht. Dieses Getriebe weist 6 Vorwärts- und einen Rückwärtsgang auf. Für die 6 Vorwärtsgänge sind 6 Zahnradpaarungen mittels 9 Zahnrädern vorgesehen, was - bei der Auslegung auf 6 Vorwärtsgänge - sowohl gegenüber dem in der DE 31 47 447 C2 vorgeschlagenen, als auch gegenüber dem erfindungsgemäßen Konzept eine Verringerung um 3 Zahnräder ermöglicht. Allerdings sind hierfür 10 Schaltkupplungen vorzusehen, wohingegen beim Konzept nach der DE 31 47 447 C2 und der Erfindung jeweils nur 6 Schaltkupplungen vorzusehen wären.From DE-OS 29 04 019 a continuously adjustable, power-split compound powershift transmission known, which largely corresponds to the generic type. This Transmission has 6 forward and one reverse gear. For the 6 forward gears are 6 gear pairs by means of 9 gears provided what - when designed for 6 forward gears - both compared to that proposed in DE 31 47 447 C2, as well a reduction compared to the inventive concept 3 gears allowed. However, there are 10 clutches for this to provide, whereas in the concept according to DE 31 47 447 C2 and the invention to provide only 6 clutches would be.
Die Reduzierung der schaltbaren Zahnräder gegenüber der DE 31 47 447 C2 ist dabei deshalb möglich, weil für den ersten und zweiten Gang schon eine Art Gruppenschaltung vorgesehen ist, und zwar in Form einer Vorschaltstufe, wobei für den ersten und zweiten Gang die Zahnräder des dritten bzw. vierten Ganges mitbenutzt werden. The reduction of switchable gears compared to the DE 31 47 447 C2 is possible because for the first and second gear a kind of group connection is already provided, namely in the form of a ballast, whereby for the first and second gear shared the gears of the third and fourth gear will.
Als Gruppengang für den ersten und zweiten Gang sind dabei die Zahnradpaare 47/41 bzw. 39/41 anzusehen, wobei die ineinandergreifenden Nabenhülsen der Zahnräder 41 und 42 im miteinander gekuppelten Zustand eine Art Vorlegewelle bilden. Die im Sinne des Erfindungsgegenstandes andere Vorlegewelle wird dabei jeweils durch die direkt (also ohne weitere Übersetzungsstufe, d. h. mit der Gruppenübersetzung i=1) mit der Ausgangswelle zu verbindenden Naben der Zahnräder 42, 48 gebildet. Weiterhin weist dieses Getriebe auch schon das Merkmal des Anspruchs 7 auf, daß das stufenlose Stellgetriebe des Koppelgetriebes über Schaltkupplungen mit den Zahnrädern des Koppelgetriebes verbindbar ist.As a group response for the first and second gears, the gear pairs are 47/41 and 39/41 to display, wherein the interlocking hub sleeves of the gears 41 and 42 form a kind of counter shaft in the coupled together state. The countershaft, which is different in the sense of the subject matter of the invention, is formed in each case by the hubs of the gear wheels 42 , 48 which are to be connected directly (that is to say without a further transmission stage, ie with the group transmission i = 1) to the output shaft. Furthermore, this transmission also already has the feature of claim 7 that the continuously variable transmission of the coupling transmission can be connected to the gear wheels of the coupling transmission by means of clutches.
Aus Fig. 5 und 6 der DE-OS 22 27 718 ist es bekannt, bei einem stufenlos einstellbaren, leistungsverzweigenden Verbund-Lastschaltgetriebe der gattungsgemäßen Art, aber ohne ein den Koppelwellen zugeordnetes Schaltgetriebe mit einer Ganggruppe, ein Reduktionsgetriebe in Planetenbauweise nachzuschalten, das für den Abtrieb der einen Koppelwelle (Hohlrad 34) der Wirkung nach wie zwei Gruppengänge arbeitet, denn diese eine Koppelwelle ist dort so mit dem Planetenreduktionsgetriebe verbunden, daß in einem ersten Fahrbereich eine Reduktion der Abtriebswellendrehzahl gegenüber der Koppelwellendrehzahl erfolgt, während in einem dritten Fahrbereich das Reduktionsgetriebe in Blockumlauf geschaltet wird, wodurch die Abtriebswellendrehzahl gleich der Koppelwellendrehzahl wird. - Diese Schaltweise des Reduktionsgetriebes mit der einen Koppelwelle entspricht z. B. der Schaltungsweise im 4. und 8. Gang des Ausführungsbeispiels Fig. 7 der Erfindung.From Fig. 5 and 6 of DE-OS 22 27 718 it is known, adjustable steplessly in a, power-splitting composite powershift transmission of the generic type, but nachzuschalten without the coupling shafts associated gearbox with a gear group, a reduction gear of a planetary design, which for the Output of a coupling shaft (ring gear 34 ) works according to the effect of two group gears, because this coupling shaft is connected to the planetary reduction gear in such a way that the output shaft speed is reduced compared to the coupling shaft speed in a first driving range, while in a third driving range the reduction gear in Block circulation is switched, whereby the output shaft speed is equal to the coupling shaft speed. - This switching method of the reduction gear with a coupling shaft corresponds to z. B. the switching mode in 4th and 8th gear of the embodiment Fig. 7 of the invention.
Die Erfindung des Hauptpatents DE 35 12 523 C2 geht von der Aufgabenstellung aus, den für die Erhöhung der Gangzahl festgestellten Aufwand zu reduzieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter anderem dadurch gelöst, daß für den letzten Gang innerhalb der Ganggruppe eine Vorgelegewelle (19) und für die übrigen Gänge der Ganggruppe eine andere Vorgelegewelle (18) vorhanden ist, wobei diese beiden Vorgelegewellen (18, 19) über eine Schaltkupplung (S 3) miteinander verbindbar sind und wobei diese Vorlegewellen Antriebswellen verschiedener Gruppengänge darstellen, und daß in bekannter Weise diejenigen Schaltkupplungen Synchronisiereinrichtungen aufweisen, die die jeweils leerlaufende Rädergruppe ansynchronisieren müssen.The invention of the main patent DE 35 12 523 C2 starts from the task of reducing the effort found for increasing the number of gears. This object is achieved, inter alia, in that a countershaft ( 19 ) is provided for the last gear within the gear group and another countershaft ( 18 ) is available for the other gears in the gear group, these two countershafts ( 18, 19 ) via a clutch (S 3 ) can be connected to one another and these countershafts represent drive shafts of different group gears, and that in a known manner those clutches have synchronizing devices which have to synchronize the idling gear group.
Die Zusatzerfindung stellt sich die Aufgabe, den Aufwand des Getriebes nach Fig. 1 des Hauptpatents zu verkleinern.The additional invention has the task of reducing the effort of the transmission according to FIG. 1 of the main patent.
Diese Aufgabe wird - ausgehend von einem Stand der Technik nach dem Hauptpatent - durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This task is based on a state of the art the main patent - by those listed in the characterizing part of claim 1 Features solved.
Dadurch kann insbesondere die Hohlwelle 18 verkürzt werden.In particular, the hollow shaft 18 can thereby be shortened.
Aus dem Hauptpatent geht hervor, daß das stufenlos einstellbare, leistungsverzweigende Koppelgetriebe in bekannter Weise aus den Planetenradstufen I und II besteht, die zu einem vierwelligen Umlaufgetriebe gekoppelt sind. Mit den Bezeichnungen ϕ für Einzelstellverhältnis, i o für Standübersetzung und z für Zähnezahlen sowie den Indizes 1 für Sonnenrad, 2 für Hohlrad gelten die BeziehungenThe main patent shows that the infinitely adjustable, power-branching coupling gear consists in a known manner of the planetary gear stages I and II, which are coupled to form a four-shaft epicyclic gear. The relationships apply with the designations ϕ for single position ratio, i o for stationary gear ratio and z for the number of teeth as well as the indices 1 for sun gear and 2 for ring gear
Die Gleichungen treffen für Anschluß des stufenlosen Stellgetriebes, z. B. des hydrostatischen Getriebes, an die Antriebswelle an zu. Sie machen deutlich, daß bei kleinen Einzelstellverhältnissen ϕ die Standübersetzungen groß werden. Sie lassen sich dann nur noch durch die Verwendung von gestuften Planetenrädern realisieren. Solche Planetenradstufen bauen aber groß im Durchmesser und daher auch schwer. The equations meet for connecting the continuously variable transmission, z. B. the hydrostatic transmission to the drive shaft. They make it clear that the stand ratios become large with small individual positioning ratios ϕ . You can then only be realized by using stepped planet gears. However, such planetary gear stages are large in diameter and therefore heavy.
Mit den Ausgestaltungen nach Anspruch 2 bzw. Anspruch 3 ist es möglich, bei kleinen Werten für ϕ den Durchmesser des für das stufenlos einstellbare, leistungsverzweigende Koppelgetriebe benötigten vierwelligen Umlaufgetriebes zu verkleineren. Für das Konzept nach Anspruch 2 mit Anschluß des stufenlosen Stellgetriebes an die Betriebswelle an gelten für die Standübersetzungen die BeziehungenWith the configurations according to claim 2 or claim 3, it is possible, with small values for ϕ , to reduce the diameter of the four-shaft epicyclic gear required for the continuously variable, power-branching coupling gear. For the concept of claim 2 with connection of the continuously variable transmission to the operating shaft, the relationships apply to the stand translations
Eine Standübersetzung darf frei gewählt werden.A stand translation can be chosen freely.
Hingegen lauten für das Konzept nach Anspruch 3 mit Anschluß des stufenlosen Stellgetriebes an die Antriebswelle an die Gleichungen für die StandübersetzungenIn contrast, are for the concept of claim 3 with connection of the stepless actuator to the drive shaft to the equations for stand translations
Hier muß man i oI oder i oII vorgeben.Here you have to specify i o I or i o II .
Die Fig. 1-3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1. Sie unterscheidet sich zur Fig. 1 der Hauptanmeldung dadurch, daß jetzt der 1. und der 3. Gang in ihrer Lage vertauscht sind und sich nur die Räder 8 und 22 auf der Hohlwelle 18 befinden, während die Räder 10, 12, 14 und 17 auf der Vollwelle 19 sitzen. Figs. 1-3 show embodiments of the invention. Fig. 1 shows an embodiment according to claim 1. It differs from Fig. 1 of the main application in that now the 1st and 3rd gear are reversed in their position and only the wheels 8 and 22 are on the hollow shaft 18 , while the wheels 10, 12, 14 and 17 sit on the solid shaft 19 .
In Fig. 1 bilden die Räder 7, 8 den 1. Gang, die Räder 9, 10 den 2. Gang, die Räder 11, 12 den 3. Gang, die Räder 13, 14 den 4. Gang und die Räder 15, 16, 17 den Rückwärtsgang innerhalb der Ganggruppe. Rad 16 ist ein Schieberad. Rad 15 sitzt fest auf der Schiebehülse der Doppel-Schaltzahnkuppel S 1 für den 1. und 3. Gang. Die Doppel-Schaltzahnkuppel S 2 steht für den 2. und 4. Gang zur Verfügung.In Fig. 1, the wheels 7, 8 to 1st gear, the wheels 9, 10 to 2nd gear, the wheels 11, 12 the 3rd gear, the wheels 13, 14 to 4th gear and the wheels 16 form 15, , 17 the reverse gear within the gear group. Wheel 16 is a sliding wheel. Wheel 15 is firmly seated on the sliding sleeve of the double shift tooth dome S 1 for 1st and 3rd gear. The double shift tooth dome S 2 is available for 2nd and 4th gear.
Die Schaltzahnkupplung mit Synchronisiereinrichtung S 3 verbindet die Vorgelegewellen 18 und 19. Die Vorgelegewelle 19 steht mit den Rädern 20, 21 des 1. Gruppenganges und die Vorgelegewelle 18 mit den Rädern 22, 23 des 2. Gruppenganges in Verbindung. Die Schaltzahnkupplung mit Synchronisiereinrichtung S 4 kann den 1. Gruppengang und die Schaltzahnkupplung mit Synchronisiereinrichtung S 5 den 2. Gruppengang mit der Hauptabtriebswelle ab verbinden.The shift tooth clutch with synchronizing device S 3 connects the countershafts 18 and 19 . The countershaft 19 is connected to the wheels 20, 21 of the 1st group gear and the countershaft 18 is connected to the wheels 22, 23 of the 2nd group gear. The shift tooth clutch with synchronizing device S 4 can connect the 1st group gear and the shift tooth clutch with synchronizing device S 5 can connect the 2nd group gear with the main output shaft.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Räder 11, 12 und 15, 16, 17 zusätzlich auf der Hohlwelle 18 anzuordnen. Es befinden sich dann der erste Gang innerhalb der Ganggruppe auf der Vorgelegewelle 18 und der letzte Gang auf der Vorgelegewelle 19, wobei die übrigen Gänge der Ganggruppe sich auf beide Vorgelegewellen verteilen.Alternatively, there is also the possibility of additionally arranging the wheels 11, 12 and 15, 16, 17 on the hollow shaft 18 . The first gear within the gear group is then on the countershaft 18 and the last gear on the countershaft 19 , the other gears of the gear group being distributed over both countershafts.
Als Ausführungsbeispiele für vierwellige Umlaufgetriebe zeigen Bild 2 ein Konzept gemäß Anspruch 2 und Bild 3 ein Konzept gemäß Anspruch 3. Show as examples of four-shaft epicyclic gear Figure 2 shows a concept according to claim 2 and Figure 3 shows a concept according to Claim 3.
Daten und Schaltlogik für das Getriebe nach Fig. 1Data and shift logic for the transmission according to FIG. 1
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
AF | Is addition to no. |
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
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