Die
Erfindung betrifft eine Getriebebaueinheit, insbesondere ein Mehrbereichsgetriebe,
im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches
1.The
The invention relates to a transmission unit, in particular a multi-range transmission,
in detail with the features of the preamble of the claim
1.
Getriebeanordnungen
in Form von Leistungsverzweigungsgetrieben in Form von Überlagerungsgetrieben
sind in einer Vielzahl von Ausführungen
bekannt. Stellvertretend wird auf nachfolgende Druckschriften verwiesen:
- 1. EP 1333194
- 2. DE 197 55 612
A1
Gear arrangements in the form of power split transmissions in the form of superposition gears are known in a variety of designs. Representative reference is made to the following publications: - 1. EP 1333194
- Second DE 197 55 612 A1
Die
Ausführung
gemäß der Druckschrift DE 197 55 612 A1 umfasst
eine Getriebeeingangswelle, ein mit der Getriebeeingangswelle und
mit der Getriebeausgangswelle gekoppeltes stufenloses Übersetzungsgetriebe
in Form eines Zugmittelgetriebes, welches einen Eingang und einen
Ausgang aufweist, wobei der Eingang mit der Getriebeeingangswelle drehfest
verbunden ist, eine feste Übersetzungsstufe sowie
ein Überlagerungsgetriebe
mit einer ersten Eingangsstufe, welche mit dem Ausgang des stufenlosen Übersetzungsgetriebes
drehfest verbunden ist. Ferner ist eine zweite Eingangsstufe vorgesehen, welche
wahlweise mittels einer ersten Kupplung über die feste Übersetzungsstufe
mit der Getriebeeingangswelle verbindbar ist und eine Ausgangsstufe, welche
drehfest mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist. Hierbei ist
die feste Übersetzungsstufe antriebsseitig
drehfest mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt und bezüglich der
festen Übersetzungsstufe
abtriebseitig die erste Kupplung derart angeordnet, dass diese wahlweise
die zweite Eingangsstufe des Überlagerungsgetriebes
abtriebseitig mit dem festen Übersetzungsgetriebe
verbindet. Mit dieser Lösung
ist es möglich,
auf einfache Art und Weise ein betriebssicheres Mehrbereichsgetriebe
zur Verfügung
zu stellen. Diese Lösung
bietet den Vorteil, dass bei einem durch Kombination eines stufenlosen Übersetzungsgetriebes
mit einem Überlagerungsgetriebe
geschaffenen Mehrbereichsgetriebe mit einem sogenannten Geared-Neutral
Bereich hohe Eingriffsgeschwindigkeiten im Bereich der ersten Kupplung vermieden
werden, da diese an einer Stelle nach einer entsprechenden Übersetzung
der hohen Drehzahl der Antriebswelle auf die niedrige Drehzahl durch
die feste Übersetzungsstufe
angeordnet ist. Dies reduziert den Verschleiß und erhöht die Lebensdauer der ersten
Kupplung. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch in der direkten
Kopplung zwischen stufenlosem Getriebe, auch CVT genannt, und Getriebeeingang
und damit der Antriebswelle. Das stufenlose Getriebe ist somit immer
an die Drehzahl der Antriebsmaschine gekoppelt. 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 wird,
welche wahlweise die erste Eingangsstufe mit der Ausgangsstufe des Überlagerungsgetriebes
verbindet. Dadurch wird eine starre Verbindung zwischen Ausgangswelle
des stufenlosen Übersetzungsgetriebes
und der Abtriebswelle geschaffen, wodurch das Überlagerungsgetriebe im Drehmomentenfluss überbrückt ist.
Ein weiteres wesentliches Problem der Leistungsübertragung über das stufenlose Übersetzungsgetriebe
besteht darin, dass dieses aufgrund entsprechender Dimensionierung
nur ein maximal zulässiges
Moment übertragen
kann, ansonsten sind bei sehr hohen Belastungen unzulässige Schlupfzustände zu beobachten,
die zu einem erhöhten
Verschleiß am
Zugmittel führen.
Aufgrund der direkten Kopplung des stufenlosen Getriebes an den
Getriebeeingang ist dieser jedoch immer den an diesen vorgesehenen
Verhältnissen
ausgesetzt. D. h. der Eingang des CVT wird mit der Drehzahl am Getriebeeingang
und damit der Antriebsmaschine beaufschlagt.The design according to the publication DE 197 55 612 A1 includes a transmission input shaft, a coupled to the transmission input shaft and the transmission output shaft continuously variable transmission in the form of a Zugmittelgetriebes having an input and an output, the input is rotatably connected to the transmission input shaft, a fixed gear ratio and a superposition gear with a first input stage, which is rotatably connected to the output of the continuously variable transmission. Further, a second input stage is provided, which is selectively connectable by means of a first clutch via the fixed gear ratio with the transmission input shaft and an output stage which is rotatably coupled to the transmission output shaft. Here, the fixed gear ratio stage on the drive side is rotatably coupled to the transmission input shaft and with respect to the fixed gear stage on the output side, the first clutch arranged such that this selectively connects the second input stage of the superposition gear output side with the fixed transmission gear. With this solution, it is possible to easily provide a reliable multi-range transmission available. This solution offers the advantage that high intervention speeds in the region of the first clutch can be avoided in a region created by combining a continuously variable transmission with a superposition gear multi-range transmission, as this at one point after a corresponding translation of the high speed of the drive shaft is arranged on the low speed through the fixed gear ratio. This reduces wear and increases the life of the first clutch. However, a major disadvantage is the direct coupling between continuously variable transmission, also called CVT, and transmission input and thus the drive shaft. The continuously variable transmission is thus always coupled to the rotational speed of the drive machine. A relief of the superposition gearing in a range of higher speeds of the output shaft or lower ratios of the continuously variable transmission is achieved by providing a second clutch which selectively connects the first input stage to the output stage of the superposition gearing. As a result, a rigid connection between the output shaft of the continuously variable transmission and the output shaft is created, whereby the superposition gear is bridged in the torque flow. Another major problem of power transmission via the continuously variable transmission is that this can only transmit a maximum allowable torque due to appropriate dimensioning, otherwise at very high loads unacceptable slip conditions are observed, which lead to increased wear on the traction device. Due to the direct coupling of the continuously variable transmission to the transmission input but this is always exposed to the conditions provided for this. Ie. the input of the CVT is applied to the speed at the transmission input and thus the prime mover.
Aus
der Druckschrift EP 1333194 ist
eine Getriebebaueinheit vorbekannt, welche hinsichtlich Ihres Aufbaus
derart modifiziert wurde, dass die Belastung des Zugmittelgetriebes
erheblich reduziert und damit die Übertragbarkeit hoher Leistungen,
insbesondere höherer
Leistungen als bei einer Ausführung
gemäß DE 197 55 612 A1 über dieses
gesichert werden konnte. Bei dieser Ausführung ist die Getriebebaueinheit
ebenfalls als Überlagerungsgetriebeeinheit
ausgeführt.
Diese umfasst einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang, ferner
zwei zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang angeordnete und
miteinander gekoppelte Überlagerungsgetriebe.
Jedes der beiden Überlagerungsgetriebe
ist dabei als dreiwelliges Planetengetriebe ausgeführt. Beide
sind miteinander zu einem vierwelligen Planetengetriebe gekoppelt.
Zwischen dem ersten Überlagerungsgetriebe
und dem zweiten Überlagerungsgetriebe
ist ferner ein stufenloses Getriebe in Form eines Zugmittelgetriebes
zwischengeschaltet. Jedes Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad,
ein Hohlrad, Planetenräder
und einen Steg. Die einzelnen Wellen werden dabei vom Sonnenrad,
Hohlrad oder Steg des jeweiligen Überlagerungsgetriebes gebildet.
Der Getriebeeingang ist dabei mit einer ersten Welle des ersten Überlagerungsgetriebes
und einer ersten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes drehfest
verbunden. Der Getriebeausgang ist mit einer zweiten Welle des ersten Überlagerungsgetriebes
und einer zweiten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes drehfest
verbunden. Die Kopplung der beiden dreiwelligen Planetengetriebe
zu einem vierwelligen Planetengetriebe erfolgt dabei durch Kopplung
der ersten und zweiten Wellen von ersten und zweiten Überlagerungsgetriebe.
Die Anordnung des stufenlosen Getriebes in Form eines Zugmittelgetriebes
erfolgt zwischen den dritten Wellen von erstem und zweitem Überlagerungsgetriebe.
Der Begriff Welle ist dabei funktional zu verstehen, wobei unter
diesem entweder die einzelnen Elemente der Planetengetriebe – Sonnenrad,
Hohlrad oder Steg oder die mit diesen drehfest gekoppelten Elemente, beispielsweise
in Form von Wellen oder Hohlwellen, zu verstehen sind. Die einzelnen
Wellen übernehmen dabei
je nach Betriebszustand die Funktion von Eingängen und Ausgängen. So
umfasst das erste Überlagerungsgetriebe
bei Leistungsübertragung
von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle über das
stufenlose Getriebe einen Eingang und zwei Ausgänge. Der Eingang wird dabei
von der ersten Welle gebildet, während
der erste Ausgang der mit dem stufenlosen Getriebe wenigstens mittelbar
verbunden ist, von der dritten Welle gebildet wird und der zweite,
mit der Getriebeausgangswelle drehfest gekoppelte Ausgang von der
zweiten Welle. Das zweite Überlagerungsgetriebe
umfasst in diesem Betriebszustand einen Eingang und einen Ausgang,
wobei der Eingang ebenfalls mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt
ist und von der ersten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes gebildet
wird und der Ausgang von der zweiten Welle. Die dritte Welle ist
mit dem stufenlosen Getriebe verbunden. Ferner sind Mittel zur Änderung
des Übersetzungsverhältnisses am
Getriebe vorgesehen. Dabei weist eines der beiden Überlagerungsgetriebe – erstes
oder zweites Überlagerungsgetriebe – paarweise
miteinander kämmende
Planetenräder
zwischen Sonnenrad und Hohlrad auf. Diese sind am Steg drehbar gelagert. Die
paarweise miteinander kämmenden
Planetenräder
werden auch als doppelläufige
Planetenräder
bezeichnet. Aufgrund der Ausführung
eines der als Planetengetriebe ausgebildeten zweiten Überlagerungsgetriebes
mit paarweise miteinander kämmenden Planetenrädern, welche
auch als doppelläufige
Planetengetriebe bezeichnet werden, wird für den Teilbereich des Gesamtbetriebsbereiches
garantiert, dass das CVT mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit arbeitet,
wobei auch ein Wechsel bezüglich
des Übersetzungsverhältnisses
an den einzelnen Scheiben bei maximaler Motordrehzahl stattfinden
kann, d. h. ein über
Null-Drehen möglich ist
und somit mit dem erfindungsgemäßen Getriebe
neben einem Geared-Neutral auch eine Drehrichtungsänderung
zu realisieren ist. Die doppelläufige
Ausführung
bietet den Vorteil, dass bei einer durch diese bedingte Vergrößerung der
Drehzahl am mit dem stufenlosen Getriebe gekoppelten Ausgang, insbesondere
Hohlrad dieses Planetengetriebes eine entsprechend der Auslegung
des anderen Planetengetriebes bedingte Verringerung am mit dem stufenlosen
Getriebe gekopppelten Ausgang des jeweils anderen Planetengetriebes,
insbesondere Hohlrad bewirkt. Nach dieser Ausführung ist es jedoch nicht möglich, das
stufenlose Getriebe über
den gesamten Betriebsbereich mehrere Male mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit arbeiten
zu lassen.From the publication EP 1333194 a transmission unit is previously known, which has been modified in terms of their structure such that the burden of the traction mechanism significantly reduced and thus the transferability of high performance, especially higher performance than in an embodiment according to DE 197 55 612 A1 could be secured over this. In this embodiment, the gear unit is also designed as a superposition gear unit. This includes a transmission input and a transmission output, also arranged between two transmission input and transmission output and coupled to each other superposition gearbox. Each of the two superposition gear is designed as a three-shaft planetary gear. Both are coupled together to form a four-shaft planetary gear. Between the first superposition gearing and the second superposition gearing, a continuously variable transmission in the form of a traction mechanism transmission is also interposed. Each planetary gear includes a sun gear, a ring gear, planetary gears and a bridge. The individual waves are formed by the sun gear, ring gear or bridge of the respective superposition gearing. The transmission input is rotatably connected to a first shaft of the first superposition gearing and a first shaft of the second superposition gearing. The transmission output is rotatably connected to a second shaft of the first superposition gearing and a second shaft of the second superposition gearing. The coupling of the two three-shaft planetary gear to a four-shaft planetary gear takes place by coupling the first and second shafts of first and second superposition gear. The arrangement of the continuously variable transmission in the form of a traction means Transmission takes place between the third waves of first and second superposition gear. The term "shaft" is to be understood functionally, whereby under this either the individual elements of the planetary gear - sun gear, ring gear or bridge or with these rotatably coupled elements, for example in the form of waves or hollow shafts, are to be understood. Depending on the operating status, the individual shafts assume the function of inputs and outputs. Thus, the first superposition gearing comprises an input and two outputs during power transmission from the transmission input shaft to the transmission output shaft via the continuously variable transmission. The input is formed by the first shaft, while the first output is at least indirectly connected to the continuously variable transmission, is formed by the third shaft and the second, rotatably coupled to the transmission output shaft output from the second shaft. The second superposition gearing comprises in this operating state an input and an output, wherein the input is also coupled to the transmission input shaft and is formed by the first shaft of the second superposition gearing and the output from the second shaft. The third shaft is connected to the continuously variable transmission. Furthermore, means for changing the transmission ratio are provided on the transmission. In this case, one of the two superposition gearing - first or second superposition gearing - pairs meshing planetary gears between the sun gear and the ring gear. These are rotatably mounted on the bridge. The pairwise intermeshing planetary gears are also referred to as double-barreled planetary gears. Due to the design of one of the designed as a planetary gear second superposition gear with pairwise meshing planetary gears, which are also referred to as double-barreled planetary gear, is guaranteed for the subarea of the total operating range that the CVT operates at maximum rotational speed, with a change in the transmission ratio to the individual Slices can take place at maximum engine speed, ie a zero-turning is possible and thus to realize a change of direction with the transmission according to the invention in addition to a geared neutral. The double-barreled design has the advantage that at a conditional by this increase in speed coupled to the continuously variable transmission output, in particular ring gear of this planetary gear according to the design of the other planetary reduction due to the output coupled to the continuously variable transmission of the other planetary gear, in particular Ring gear causes. According to this embodiment, however, it is not possible to let the continuously variable transmission work several times at maximum speed over the entire operating range.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine auf der Grundlage
der EP 1 333 194 A1 beschriebenen
Ausführung
mit den durch diese erzielten Vorteile verbesserte Getriebeanordnung
zur Verfügung
zu stellen, wobei die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden
werden und auf einfache Art und Weise ein betriebssicheres Mehrbereichsgetriebe
auf der Grundlage dieser gattungsgemäßen Ausführung mit großer Gesamtspreizung
zur Verfügung
gestellt werden kann. Insbesondere ist auf eine weitere Reduzierung
der Belastung des Zugmittelgetriebes abzustellen.The invention is therefore based on the object, based on the EP 1 333 194 A1 described embodiment with the advantages achieved by these improved transmission arrangement to be made, the said disadvantages of the prior art are overcome and can be provided in a simple manner, a reliable multi-range transmission on the basis of this generic version with large overall spread. In particular, it is necessary to focus on a further reduction of the load of the traction mechanism.
Die
erfindungsgemäße Lösung ist
durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte
Ausführungen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.The
inventive solution
characterized by the features of claim 1. advantageous
versions
are in the subclaims
described.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist die Getriebebaueinheit als Mehrbereichsgetriebe ausgeführt, wobei
die einzelnen Betriebsbereiche durch die Möglichkeit der Anbindung unterschiedlicher Übersetzungsstufen
realisiert wird und die Umschaltung zwischen zwei Bereichen jeweils
durch die Betätigung
entsprechender, diesen Bereichen zugeordneter Kupplungen charakterisiert ist.
Die Getriebebaueinheit, insbesondere das Mehrbereichsgetriebe umfasst
dazu einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang, zwischen denen ein
stufenloses Getriebe und ein dreiwelliges Planetengetriebe angeordnet
ist. Stufenloses Getriebe und Planetengetriebe sind parallel angeordnet.
Das dreiwellige Planetengetriebe ist als Überlagerungsgetriebe ausgeführt, umfassend
ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Steg und Planetenräder, wobei
die einzelnen Wellen jeweils vom Sonnenrad, Hohlrad oder dem Steg
oder den jeweils mit diesem drehfest verbundenen Elementen gebildet
werden. Eine erste Welle ist dabei wenigstens mittelbar drehfest
mit dem Getriebeeingang gekoppelt. Die zweite Welle und die dritte
Welle sind wenigstens mittelbar drehfest mit einem Eingang oder
Ausgang des stufenlosen Getriebes, welches in Form eines Zugmittelgetriebes
vorliegt, verbunden. Es sind Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
am Zugmittelgetriebe vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die Verbindung zwischen
der dritten Welle und dem stufenlosen Getriebe wahlweise mittels
einer ersten schaltbaren Kupplung mit dem Getriebeausgang verbindbar.
Die Verbindung zwischen der zweiten Welle und dem stufenlosen Getriebe
wird über
eine zweite schaltbare Kupplung mit dem Getriebeausgang verbunden.
Die beiden schaltbaren Kupplungen sind wahlweise oder aber gemeinsam
schaltbar. Die einzelnen Wellen übernehmen
dabei je nach Betriebsbereich die Funktion von Eingängen und
Ausgängen.According to the embodiment of the invention
the gear unit is designed as a multi-range transmission, wherein
the individual operating areas by the possibility of connecting different translation stages
is realized and the switching between two areas respectively
through the operation
corresponding, associated with these areas couplings is characterized.
The transmission unit, in particular the multi-range transmission comprises
to a transmission input and a transmission output, between which a
continuously variable transmission and a three-shaft planetary gear arranged
is. Continuously variable transmission and planetary gear are arranged in parallel.
The three-shaft planetary gear is designed as a superposition gear, comprising
a sun gear, a ring gear, a bridge and planetary gears, wherein
the individual shafts each from the sun gear, ring gear or the bridge
or each formed with this rotatably connected elements
become. A first wave is at least indirectly rotationally fixed
coupled with the transmission input. The second wave and the third
Wave are at least indirectly rotatable with an input or
Output of the continuously variable transmission, which in the form of a traction mechanism
present, connected. They are means for controlling the transmission ratio
provided on the traction mechanism. According to the invention, the connection between
the third shaft and the continuously variable transmission optionally by means
a first switchable coupling with the transmission output connectable.
The connection between the second shaft and the continuously variable transmission
will over
a second shiftable clutch is connected to the transmission output.
The two switchable couplings are optional or common
switchable. The individual waves take over
depending on the operating range, the function of inputs and
Outputs.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung
ist die erste schaltbare Kupplung direkt zwischen der dritten Welle
und dem Getriebeausgang angeordnet und die zweite schaltbare Kupplung
direkt zwischen der zweiten Welle und dem Getriebeausgang. Die erste
Welle wird dabei vorzugsweise vom Hohlrad, die zweite Welle vom
Sonnenrad und die dritte Welle vom Steg des Planetengetriebes gebildet.
Die Verbindung zwischen den einzelnen Wellen des Planetengetriebes
und dem stufenlosen Getriebe erfolgt über Übersetzungsstufen.According to a particularly advantageous Aus The first shiftable clutch is located directly between the third shaft and the transmission output and the second shiftable clutch is directly between the second shaft and the transmission output. The first shaft is preferably formed by the ring gear, the second shaft of the sun gear and the third wave from the web of the planetary gear. The connection between the individual shafts of the planetary gear and the continuously variable transmission via transmission stages.
Die
einzelnen Übersetzungsstufen
werden dabei im einfachsten Fall von Stirnradstufen gebildet, umfassend
jeweils eine gerade Anzahl oder jeweils eine ungerade Anzahl von
miteinander kämmenden Stirnrädern. Die
Leistungsübertragung
erfolgt dabei in der Regel zuerst durch Schalten der ersten Kupplung
und bei Synchronität
zwischen der zweiten und der dritten Welle durch das Schalten der
zweiten Kupplung und das Lösen
der ersten. Der Kupplungseingriff kann dabei je nach Ausführung der
Kupplungen auch überlagernd
oder nacheinander erfolgen. Vorzugsweise wird dieser jedoch ohne
Zugkraftunterbrechung vorgenommen und bei Synchronität zwischen
zweiter und dritter Welle des Überlagerungsgetriebes
geschaltet. Auch bei dieser Ausführung
ist der Eingang des stufenlosen Getriebes in Form des Zugmittelgetriebes
nicht an die Drehzahl der Antriebsmaschine gebunden, d. h. es besteht
zwischen dem Eingang der Getriebebaueinheit und dem stufenlosen
Getriebe keine drehfeste Verbindung. Diese wird lediglich über das Überlagerungsgetriebe
realisiert. Da dieses zwangsläufig
keine Festsetzung einer ihrer Wellen über den gesamten Betriebsbereich erfährt, ist
durch diese kein festes Übersetzungsverhältnis vorgegeben.
Das stufenlose Getriebe arbeitet dabei über den gesamten Betriebsbereich
mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit bei maximaler Motordrehzahl.
Durch die beiden schaltbaren Kupplungen und deren wechselweise Betätigung,
wechselt das stufenlose Getriebe über den gesamten Betriebsbereich
betrachtet quasi zweimal hinsichtlich der Drehzahl, z. B. in einem
Bereich von 2000 U/min bis 4800 U/min. Je nach Auslegung kann hierfür beispielsweise
eine Spreizung bis zu einschließlich
2,6 vorgesehen werden. Entscheidend ist, dass der Kupplungswechsel
ohne Zugkraftunterbrechung erfolgt. Dabei laufen die Getriebeeingangswelle
und die zweite bzw. dritte Welle des Überlagerungsgetriebes synchron.The
individual translation stages
are formed in the simplest case of spur gears, comprising
an even number or one odd number of each
meshing spur gears. The
power transmission
usually takes place first by switching the first clutch
and at synchronicity
between the second and the third wave by switching the
second clutch and the release
the first. The clutch engagement can depending on the design of the
Clutches also superimposed
or in succession. Preferably, however, this is without
Traction interruption made and at synchronicity between
second and third wave of the superposition gearbox
connected. Also in this version
is the input of the continuously variable transmission in the form of the traction mechanism
not bound to the speed of the prime mover, d. H. it exists
between the input of the gear unit and the stepless
Gearbox no non-rotatable connection. This is only via the superposition gear
realized. As this inevitably
no fixing of any of their waves across the entire operating range is experienced
by this no fixed gear ratio specified.
The continuously variable transmission works over the entire operating range
with maximum rotational speed at maximum engine speed.
Due to the two switchable couplings and their alternating operation,
The continuously variable transmission changes over the entire operating range
considered almost twice in terms of speed, z. In one
Range from 2000 rpm to 4800 rpm. Depending on the design, this can be done, for example
a spread up to and including
2.6 are provided. It is crucial that the clutch change
without interruption of traction. The transmission input shaft is running
and the second and third shafts of the superposition gear synchronously.
Die
Auslegung des Planetengetriebes erfolgt wie folgt:
Zwischen
Sonnenrad und Hohlrad sind ferner erfindungemäß Planetenradpaare, umfassend
zwei miteinander in Eingriff stehende Planetenräder, wobei ein erstes Planetenrad
mit dem Sonnenrad und ein zweites Planetenrad mit dem Hohlrad kämmt. Die Planetenräder weisen
vorzugsweise eine Übersetzung
von 1 : 1 auf. Andere Übersetzungen
sind denkbar.The design of the planetary gear is as follows:
Between sun gear and ring gear planetary pairs according to the invention are also erfindungemäß, comprising two meshing planetary gears, wherein a first planetary gear meshes with the sun gear and a second planetary gear with the ring gear. The planet gears preferably have a ratio of 1: 1. Other translations are conceivable.
Zur
Erhöhung
der Getriebegesamtspreizung bei gleichbleibender Auslegung des Zugmittelgetriebes
erfolgt die Kopplung mit dem Getriebeausgang dann erfindungsgemäß nicht
direkt vom dreiwelligen Planetengetriebe ausgehend sondern über mindestens
eine mit diesem in Triebverbindung stehende weitere Übersetzungsstufe.
Diese ist koaxial zu einer der ohnehin zur Verbindung zwischen dem
stufenlosen Getriebe und dem dreiwelligen Planetengetriebe angeordneten Übersetzungsstufen
angeordnet und hinsichtlich der Übersetzung
unterschiedlich zu diesen ausgelegt. Dabei sind bei Ausführung als
Stirnradstufe die Eingangs- und Ausgangsstirnräder jeweils koaxial zum Getriebeausgang
und koaxial zum Ein- oder Ausgang des stufenlosen Getriebes angeordnet.
Je nach Anzahl dieser zusätzlichen Übersetzungsstufen
und damit der zusätzlichen
schaltbaren Kupplungen kann der Betriebsbereich des stufenlosen
Getriebes je nach Leistungsübertragungsrichtung
noch zweimal, d. h. jeweils einmal in beide Richtungen durchlaufen
werden. Die Gesamtspreizung des Getriebes erhöht sich damit.to
increase
the transmission total spread with constant interpretation of the traction mechanism
the coupling with the transmission output is then not according to the invention
directly from the three-shaft planetary gear starting but at least
a standing in drive connection with this further translation stage.
This is coaxial with one of the anyway connecting between the
continuously variable transmission and the three-shaft planetary gear arranged translation stages
arranged and in terms of translation
designed differently to these. These are in execution as
Spur gear stage, the input and output spur gears each coaxial with the transmission output
and arranged coaxially with the input or output of the continuously variable transmission.
Depending on the number of these additional translation stages
and therefore the extra
Switchable clutches can be the operating range of stepless
Gearbox depending on the power transmission direction
twice more, d. H. go through once in both directions
become. The overall spread of the transmission increases with it.
Die
erfindungsgemäße Lösung ist
dadurch charakterisiert, dass in allen Betriebsbereichen keine direkte
drehfeste Kopplung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem stufenlosen
Getriebe, insbesondere der jeweils als Eingang des stufenlosen Getriebes
fungierenden Scheibenanordnung existiert, sondern diese über ein Überlagerungsgetriebe
realisiert wird. Damit wird zwar aufgrund der Kopplung zwischen Überlagerungsgetriebe
und stufenlosem Getriebe über
eine Stufe ein festes Übersetzungsverhältnis erzielt,
allerdings sind die einzelnen Größen – Drehzahl
und Moment am Eingang des stufenlosen Getriebe immer abhängig von
den Verhältnissen
am Überlagerungsgetriebe,
d. h. bei Leistungsübertragung über das
Zugmittelgetriebe hat dessen Größe Einfluss
auf die Drehzahl an der Getriebeausgangswelle, wobei diese wiederum
in Rückwirkung
Einfluss auf das Überlagerungsgetriebe
ausübt
und damit die Höhe
der übertragbaren
Leistung über
das Überlagerungsgetriebe
und die Drehzahl der dritten Welle des Überlagerungsgetriebes. Dadurch
wird erreicht, dass unnötig
hohe Belastungen des stufenlosen Getriebes bei höheren Drehzahlen vermieden
werden. Der Eingang des stufenlosen Getriebes ist somit nicht mehr direkt
an die Drehzahl am Getriebeeingang und damit der mit diesem gekoppelten
der Antriebsmaschine gebunden. Die Drehzahl am Getriebeausgang der Getriebebaueinheit
kann durch Steuerung des stufenlosen Getriebes verändert werden.
Durch die vorgesehene Schaltbarkeit der Kupplungen wird ein Mehrbereichsgetriebe
realisiert, das durch die Ausnutzung des Übersetzungsbereiches des stufenlosen Getriebes
jeweils in den einzelnen Betriebsbereichen charakterisiert ist.
D. h. das stufenlose Getriebe wird in jedem Betriebsbereich in beiden
Richtungen durchlaufen. Die Gesamtspreizung des Getriebes erhöht sich
dadurch bei gleich oder kleiner dimensioniertem Zugmittelgetriebe.The solution according to the invention is characterized in that in all operating ranges no direct rotationally fixed coupling between the transmission input shaft and the continuously variable transmission, in particular of the respective acting as an input of the continuously variable transmission disc arrangement exists, but this is realized via a superposition gear. Thus, although a fixed gear ratio is achieved due to the coupling between superposition gearbox and continuously variable transmission through one stage, but the individual sizes - speed and torque at the input of the continuously variable transmission always dependent on the ratios of the superposition gearing, ie when power transmission via the traction mechanism has its size Influence on the speed at the transmission output shaft, which in turn exerts retroactive effect on the superposition gear and thus the amount of transferable power via the superposition gearbox and the speed of the third shaft of the superposition gearbox. This ensures that unnecessarily high loads of the continuously variable transmission are avoided at higher speeds. The input of the continuously variable transmission is therefore no longer directly tied to the speed at the transmission input and thus coupled with this the prime mover. The speed at the transmission output of the gear unit can be changed by controlling the continuously variable transmission. Due to the proposed switchability of the clutches, a multi-range transmission is realized, which is characterized by the utilization of the transmission range of the continuously variable transmission in each case in the individual operating areas. Ie. The stepless transmission becomes in each operating range in both directions run through. The overall spread of the transmission thereby increases with the same or smaller dimensioned traction mechanism.
Das
stufenlose Getriebe kann vielgestaltig ausgeführt sein, vorzugsweise ist
dieses als kraftschlüssiges
Zugmittelgetriebe ausgeführt.
Dieses umfasst zwei Scheibenanordnungen, eine erste Scheibenanordnung
und eine zweite Scheibenanordnung, wobei die einzelnen Scheiben,
vorzugsweise wenigstens eine zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses
relativ gegeneinander verschiebbar sind. Als Zugmittel finden Riemen,
Ketten und Schubgliederbänder
Verwendung.The
continuously variable transmission can be designed in many forms, preferably
this as non-positive
Traction mechanism executed.
This comprises two disc arrangements, a first disc arrangement
and a second disc assembly, wherein the individual discs,
preferably at least one for changing the transmission ratio
are relatively mutually displaceable. As traction means find belts,
Chains and pushbelt bands
Use.
Die
Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
umfassen bei Ausgestaltung des Zugmittelgetriebes mit zwei Scheibenanordnungen,
wobei der Abstand der Scheiben einer Scheibenanordnung durch die
Anpresskraft der Scheiben einer Scheibenanordnung variierbar ist
und diese Größe als direkte
Steuergröße oder
eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verwendet
wird, entsprechende Stelleinrichtungen zur Beaufschlagung der einzelnen
Scheiben bzw. zu deren Verschiebung. Diese können beispielsweise elektro-hydraulisch
betrieben werden. Dabei kann entweder nur einer Scheibenanordnung
eine entsprechende Stelleinrichtung zur aktiven Änderung des Laufradius für das Zugmittel
zugeordnet werden, wobei der anderen Scheibenanordnung beispielsweise
vorgespannte Federeinrichtungen zugeordnet sind, die entsprechend
der Änderung
des Abstandes der einzelnen Scheiben und damit des Laufradius an
der mittels der Stelleinrichtung aktiv ansteuerbaren Scheibenanordnung
eine automatische Anpassung der Anpresskraft und damit der Einstellung
des Laufradius ermöglichen.
Eine andere Möglichkeit
besteht in der Ansteuerung beider Scheibenanordnungen. Bezüglich der
konkreten Ausführung
bestehen eine Mehrzahl von bereits aus dem Stand der Technik bekannten
Möglichkeiten,
auf welche daher nicht näher eingegangen
werden soll.The
Means for controlling the transmission ratio
comprise in embodiment of the traction mechanism with two disc arrangements,
wherein the distance of the discs of a disc assembly through the
Contact pressure of the discs of a disc arrangement is variable
and this size as direct
Control size or
a size which at least indirectly characterizes this
is appropriate control devices to act on the individual
Discs or their displacement. These can, for example, electro-hydraulic
operate. It can either only a disc arrangement
a corresponding adjusting device for actively changing the running radius for the traction means
be assigned, wherein the other disc arrangement, for example
biased spring devices are assigned, the corresponding
the change
the distance of the individual discs and thus the running radius
the actively activatable by means of the adjusting device disc assembly
an automatic adjustment of the contact pressure and thus the adjustment
allow the running radius.
Another possibility
consists in the control of both disc arrangements. Regarding the
concrete execution
exist a plurality of already known from the prior art
Options,
which therefore not discussed in detail
shall be.
Die
Auslegung der vorgesehenen Übersetzungsstufen
zwischen jeweils zweiter und dritter Welle und dem Überlagerungsgetriebe
und dem stufenlosen Getriebe (CVT) erfolgt entsprechend der maximal
zulässigen
Drehzahl am CVT. Die Auslegung des Planetenradsatzes erfolgt in
Abhängigkeit
der Spreizung am CVT, d. h. die Auslegung von Hohlrad und Sonnenrad
erfolgt beispielsweise bei einer mit dem CVT zu erzielenden Spreizung
von ca. 2,0 derart, dass das Verhältnis von Sonnenrad zum Hohlrad
1 : 3 ist. (Wellen laufen beim Kupplungswechsel synchron).The
Interpretation of the envisaged translation stages
between each second and third shaft and the superposition gear
and the continuously variable transmission (CVT) is carried out according to the maximum
permissible
Speed at the CVT. The design of the planetary gear set takes place in
dependence
the spread on the CVT, d. H. the design of ring gear and sun gear
takes place, for example, at a spread to be achieved with the CVT
of about 2.0 such that the ratio of sun gear to ring gear
1: 3 is. (Waves run synchronously when changing the clutch).
Für die erfindungsgemäße Lösung wird
zusätzlich
eine Steuerung vorgesehen, welche das Übersetzungsverhältnis am
Zugmittelgetriebe verändert,
insbesondere durch Änderung
des Abstandes der Scheiben einer Scheibenanordnung zueinander. Diese
erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl, der gewünschten
Drehzahl an der Getriebeausgangswelle der Gaspedalstellung sowie weiterer
Einflussgrößen. Bezüglich der
Steuerung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei auf herkömmliche
zurückgegriffen
werden kann.For the solution according to the invention is
additionally
provided a control which the gear ratio on
Changed traction mechanism,
in particular by amendment
the distance of the discs of a disc arrangement to each other. These
takes place, for example, depending on
from the engine speed, the desired
Speed at the transmission output shaft of the accelerator pedal position and more
Factors. Regarding the
Control exist in a variety of ways, taking on conventional
resorted
can be.
Zur
Drehrichtungsumkehr kann zusätzlich ein
Umkehrgetriebe oder eine entsprechende Anordnung vorgesehen werden,
die eine Umkehr der Drehrichtung der Getriebeeingangswelle ermöglicht.to
Direction of rotation reversal can additionally
Reverse gear or a corresponding arrangement are provided
which allows a reversal of the direction of rotation of the transmission input shaft.
Der
erfindungsgemäßen Getriebebaueinheit wird
ferner eine Anfahreinheit, wie bereits beschrieben, beispielsweise
in Form eines hydrodynamischen Wandlers oder einer mechanischen
Kupplung, beispielsweise in Form einer nasslaufenden Lamellenkupplung
zugeordnet, um nicht bereits im Anfahrzustand die volle Last auf
das stufenlose Getriebe zu übertragen.Of the
Gear unit according to the invention is
Furthermore, a starting unit, as already described, for example
in the form of a hydrodynamic transducer or a mechanical
Coupling, for example in the form of a wet-running multi-plate clutch
assigned to the full load not already in the starting state
to transmit the continuously variable transmission.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Weiterentwicklung kann sich ergebender Schlupf
am stufenlosen Getriebe bei hohen Leistungen durch Mittel zur Angleichung
der Umlaufgeschwindigkeit am Zugmittel an die Drehzahl der Antriebswelle
verhindert werden. Somit kann noch einmal eine Steigerung der Höhe der übertragbaren
Leistung erfolgen. Die Mittel zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit
des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeingangs umfassen ein,
wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppeltes und mit
dem Zugmittel kraftschlüssig
in Wirkverbindung stehendes Übertragungsglied.
Das Zugmittel ist am Außenumfang
umlaufend mit einer Profilierung versehen die mit einer dazu komplementär ausgeführten Profilierung
am Außenumfang
des Übertragungsgliedes
in Eingriff steht. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, das Zugmittel als Kette oder aber als Verbund mit
einem Riemen und einer Kette auszuführen, wobei dann das Übertragungsglied
als Kettenrad ausgebildet ist, d. h., dass die Ausführung fortlaufend
durch unveränderte
Positionierung des Übertragungsgliedes
gegenüber
dem Zugmittel erfolgt. Anpassungen des Zugmittels bei Laufradienänderungen
bei Verstellung der Scheiben des stufenlosen Getriebes und synchrone
Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl
des Getriebeeinganges werden über
gemäß einem
ersten Lösungsansatz über eine
Spannvorrichtung, insbesondere Spannrolle ausgeglichen. Die Spannrolle
ist dabei verschwenkbar gegenüber
dem Zugmittel und ortsfest gelagert. Das Übertragungsglied ist dabei
wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppelt. Dies bedeutet,
dass das Übertragungsglied
entweder drehfest mit dem Getriebeeingang oder aber über weitere Übertragungselemente
mit diesem gekoppelt ist. Zur Gewährleistung einer Rotation des Übertragungsgliedes
mit gleichem Drehsinn wie die Laufrichtung des Zugmittels ist dieses
entweder direkt drehfest mit der Antriebswelle bzw. dem Getriebeeingang gekoppelt
oder über
weitere Übertragungselemente beispielsweise
Stirnradsatz, wobei die Anzahl der miteinander kämmenden Übertragungselemente dann ungerade
ist. Die Übertragungselemente
kann man auch verschwenkbar gegenüber dem Zugmittel anordnen.
Die dienen dann gleichzeitig als Spannelement zur Angleichung der
Umlaufgeschwindigkeit an die Drehzahl am Getriebeeingang. Das Zahnrad verhindert
den Schlupf auf dem kleineren Laufradius des Zugmittelgetriebes.
Moment wird über
großen und kleinen
Laufradius übertragen,
wodurch eine größere Übertragungsfläche erreicht
wird.According to a particularly advantageous further development, resulting slip on the continuously variable transmission can be prevented at high powers by means for adjusting the rotational speed on the traction means to the rotational speed of the drive shaft. Thus, once again an increase in the amount of transferable power can take place. The means for equalizing the rotational speed of the traction means to the rotational speed of the transmission input include a, at least indirectly coupled to the transmission input and the traction means non-positively operatively connected transfer member. The traction means is peripherally provided on the outer circumference with a profiling which is in engagement with a complementarily executed profiling on the outer circumference of the transmission member. Another possibility is to perform the traction means as a chain or as a composite with a belt and a chain, in which case the transmission member is formed as a sprocket, that is, the execution is carried out continuously by unchanged positioning of the transmission member relative to the traction means. Adjustments of the traction means at changes in the radius of the wheels when adjusting the discs of the continuously variable transmission and synchronous alignment of the rotational speed of the traction means with the rotational speed of the transmission input are compensated by a first approach via a tensioning device, in particular tensioning roller. The tension roller is pivotable relative to the traction means and stored stationary. The transmission member is at least indirectly coupled to the transmission input. This means that the transmission member is either non-rotatably coupled to the transmission input or via other transmission elements with this. To ensure a rotation of the Übertra Transmission member with the same direction as the direction of the traction means this is either directly rotatably coupled to the drive shaft or the transmission input or via other transmission elements, for example a spur gear, wherein the number of intermeshing transmission elements is then odd. The transmission elements can also be arranged pivotably with respect to the traction means. The serve then as a clamping element to equalize the rotational speed of the speed at the transmission input. The gear prevents slippage on the smaller radius of the traction mechanism. Moment is transmitted over large and small radius of rotation, whereby a larger transmission area is achieved.
Gemäß einem
zweiten Lösungsansatz
erfolgt zur straften und schlupffreien Führung des Zugmittels der Ausgleich
der sich bei unterschiedlicher Verstellung der beiden Scheibenanordnungen,
d. h. nicht gleichmäßiger Verstellung
ergebenden Abweichungen der Zugmittelumlauflänge von der theoretisch in
diesem Zustand zur sicheren Übertragung von
Drehmoment erforderlichen Länge
durch Verschwenkbarkeit der Scheibenanordnungen um das Übertragungsglied.
Dabei werden die auf den mit den Scheibenanordnungen drehfest verbundenen
Wellen und die auf diesen gelagerten Elemente – Ausgang der ersten festen Übersetzungsstufe
und Eingang der zweiten festen Übersetzungsstufe – mit verschwenkt.
Durch diese ist der Verschwenkradius festgelegt. Die Verschwenkung
erfolgt dabei immer in Richtung bzw. um das Übertragungsglied in Umfangrichtung.According to one
second approach
the balance is made for the punctual and slip-free guidance of the traction means
which results in different adjustment of the two disc arrangements,
d. H. not uniform adjustment
resulting deviations of Zugmittelumlauflänge of the theoretical in
this state for the safe transmission of
Torque required length
by pivotability of the disc arrangements around the transmission member.
Here, the rotatably connected to the with the disc assemblies
Waves and the elements mounted on them - output of the first fixed gear stage
and input of the second fixed translation stage - with pivoted.
Through this, the pivot radius is set. The pivoting
always takes place in the direction or around the transmission element in the circumferential direction.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin
ist im einzelnen folgendes dargestellt:The
Invention will be explained below with reference to figures. In this
the following is shown in detail:
1a verdeutlicht
eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines Mehrbereichsgetriebes in einer ersten Grundversion; 1a illustrates an inventive embodiment of a multi-range transmission in a first basic version;
1b verdeutlicht
eine Weiterentwicklung zu 1a mit
einer konstruktiven Alternative; 1b clarifies a further development 1a with a constructive alternative;
2 verdeutlicht
eine Weiterentwicklung gemäß 1; 2 clarifies a further development according to 1 ;
3 verdeutlicht
eine vorteilhafte Weiterentwicklung gemäß 1 mit mindestens
einer zusätzlichen Übersetzungsstufe; 3 illustrates an advantageous development according to 1 with at least one additional translation stage;
4 verdeutlicht
anhand einer Ansicht A gemäß 2 eine
mögliche
Ausführung
der Mittel zur Angleich der Umlaufgeschwindigkeit am Zugmittel zur
Drehzahl am Getriebeeingang bzw. der Antriebsmaschine. 4 illustrated by a view A according to 2 a possible embodiment of the means for adjusting the rotational speed of the traction means to the speed at the transmission input or the prime mover.
Die 1 verdeutlicht
in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten
Getriebebaueinheit 1 in Form einer Überlagerungsgetriebeeinheit,
insbesondere eines Mehrbereichsgetriebes 2. Diese umfasst einen
Getriebeeingang E und einen Ausgang A. Der Getriebeeingang E ist
wenigstens mittelbar mit einer Antriebsmaschine verbunden, während der
Getriebeausgang beim Einsatz in Fahrzeugen wenigstens mittelbar
mit den anzutreibenden Rädern
des Fahrzeuges koppelbar ist. Die Leistungsübertragung zwischen dem Getriebeeingang
E und dem Getriebeausgang A erfolgt in den einzelnen Betriebsbereichen
jeweils unter Ausnutzung zweier Leistungszweige, einem ersten Leistungszweig 3 und
einem zweiten Leistungszweig 4. Die Getriebebaueinheit 1 umfasst
dazu ferner ein stufenloses Getriebe 5 in Form eines Zugmittelgetriebes 6.
Dieses umfasst jeweils einen Eingang 7 und einen Ausgang 8,
wobei der Begriff Eingang und Ausgang funktional zu verstehen ist
und frei von einer direkten Kopplung mit dem Getriebeeingang E und
damit der Kopplung mit der Antriebsmaschine ist. Zwischen dem Getriebeeingang
E und dem stufenlosen Getriebe 5 ist damit über den
gesamten Betriebsbereich kein festes Übersetzungsverhältnis vorgesehen.
Der Ausgang 8 des stufenlosen Getriebes 5 ist
ebenfalls frei von einer direkten Kopplung mit dem Getriebeausgang
A. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Getriebeeingang E und dem Getriebeausgang
A ein Überlagerungsgetriebe 9 vorgesehen.
Das Überlagerungsgetriebe 9 ist
als dreiwelliges Planetengetriebe 10 ausgeführt. Dieses
umfasst eine erste Welle 11, eine zweite Welle 12 und
eine dritte Welle 13. Die erste Welle 11 ist wenigstens
mittelbar mit dem Eingang E der Getriebebaueinheit 1 drehfest
verbunden bzw. wird von dieser direkt gebildet. Die zweite und dritte
Welle 12, 13 sind wenigstens mittelbar mit dem
Eingang 7 und Ausgang 8 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden.
Die zweite Welle 12 ist dabei mit einer je nach Leistungsübertragungsrichtung
als Eingang 7 oder Ausgang 8' fungierenden ersten Scheibenanordnung 14 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden,
während
die dritte Welle 13 mit einer als Ausgang 8 oder
Eingang 7' – je nach
funktionaler Zuordnung – fungierenden
zweiten Scheibenanordnung 15 des Zugmittelbetriebes 6 verbunden
ist. Da die Funktion der einzelnen Scheibenanordnungen 14, 15 bzw.
die Richtung der Leistungsübertragung über das
Zugmittelgetriebe 6 veränderbar
ist, wird der Eingang in einem ersten Betriebszustand mit 7 an
der ersten Schreibenanordnung 14 und der Ausgang mit 8 an
der zweiten Scheibenanordnung 15 bezeichnet, während bei
Wechsel der Leistungsübertragungsrichtung
der Eingang mit 7' und
der Ausgang mit 8' gekennzeichnet
ist. Die erste Welle 11 des dreiwelligen Planetengetriebes 10 wird dabei
vom Hohlrad 17 gebildet, die zweite Welle 12 vom
Sonnenrad 18 und die dritte Welle 13 vom Steg 19.
Im dargestellten Fall erfolgt die Anordnung zwischen dem Getriebeeingang
E und dem Ausgang A, insbesondere zwischen dem Getriebeeingang E
und dem Hohlrad, koaxial. Der Steg 19 ist dabei mit der zweiten
Scheibenanordnung 15 über
eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20,
die vorzugsweise in Form eines einfachen Stirnradsatzes 21 ausgeführt ist,
gekoppelt. Der Stirnradsatz 21 umfasst ein erstes Stirnrad 22 und
ein zweites Stirnrad 23, wobei das erste Stirnrad 22 drehfest
mit dem Steg 19 des dreiwelligen Planetenradsatzes 10 gekoppelt
ist. Das zweite Stirnrad 23 ist drehfest mit der zweiten
Scheibenanordnung 15 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden.
Eine weitere Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 in
Form eines Stirnradsatzes 27 dient der Kopplung zwischen
der zweiten Welle 12 in Form des Sonnenrades 18 des
Planetenradgetriebes 10 mit der ersten Scheibenanordnung 14.
Auch diese umfasst im einfachsten Fall zwei Stirnräder, ein
erstes Stirnrad 25 und ein zweites Stirnrad 26,
wobei das erste Stirnrad 25 drehfest mit der zweiten Welle 12 in
Form des Sonnenrades 18 des Planetengetriebes 10 verbunden
ist und mit dem Stirnrad 26, welches drehfest mit der ersten
Scheibenanordnung 14 verbunden ist, kämmt. Die Ausführung der
beiden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20 und 24 in
Form von Stirnradsätzen 21 und 27 in
der beschriebenen Form stellt dabei eine mögliche Ausführung dar. Andere sind ebenfalls denkbar.
Diese Ausführung
ist jedoch durch die geringste Anzahl an Bauteilen charakterisiert.
Die beiden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20 und 24 bilden
dabei jeweils eine Übersetzungsstufe
vom Planetengetriebe 10 zu den einzelnen Scheibenanordnungen 14 bzw. 15 des
Zugmittelgetriebes 6. Die beiden von den Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20, 24 gebildeten Übersetzungsstufen
sind mit 45, 46 bezeichnet und weisen eine feste Übersetzung
auf. Beiden gemeinsam ist die gleiche Anzahl, d. h. je nach Auswahl
entweder eine gerade Anzahl von miteinander in Eingriff stehenden
Stirnrädern
oder aber eine ungerade Anzahl. Es ist somit über diese entweder die gleiche Drehrichtung
oder eine Drehrichtungsumkehr gegenüber den mit diesen gekoppelten
Wellen des Planetengetriebes 10 erzielbar.The 1 illustrates in a simplified schematic representation of the basic structure of an inventively designed gear unit 1 in the form of a superposition gear unit, in particular a multi-range transmission 2 , This comprises a transmission input E and an output A. The transmission input E is at least indirectly connected to a drive machine, while the transmission output when used in vehicles is at least indirectly coupled to the driven wheels of the vehicle. The power transmission between the transmission input E and the transmission output A takes place in the individual operating areas in each case by utilizing two power branches, a first power branch 3 and a second power branch 4 , The transmission unit 1 also includes a continuously variable transmission 5 in the form of a traction mechanism 6 , This each includes an entrance 7 and an exit 8th , wherein the term input and output is to be understood functionally and is free from a direct coupling with the transmission input E and thus the coupling with the prime mover. Between the transmission input E and the continuously variable transmission 5 Thus, no fixed transmission ratio is provided over the entire operating range. The exit 8th of the continuously variable transmission 5 is also free of a direct coupling with the transmission output A. For this purpose, between the transmission input E and the transmission output A is a superposition gear 9 intended. The superposition gearbox 9 is as a three-shaft planetary gear 10 executed. This includes a first wave 11 , a second wave 12 and a third wave 13 , The first wave 11 is at least indirectly with the input E of the gear unit 1 rotatably connected or is formed directly from this. The second and third wave 12 . 13 are at least indirectly with the entrance 7 and exit 8th of the traction mechanism 6 connected. The second wave 12 is with one depending on the power transmission direction as an input 7 or exit 8th' acting first disc assembly 14 of the traction mechanism 6 connected while the third wave 13 with one as output 8th or entrance 7 ' - Depending on the functional assignment - acting second disc assembly 15 of Zugmittelbetriebes 6 connected is. Because the function of each disc arrangements 14 . 15 or the direction of power transmission via the traction mechanism 6 is changeable, the input is in a first operating state with 7 at the first writing arrangement 14 and the output with 8th on the second disc arrangement 15 while when changing the power transmission direction of the input with 7 ' and the output with 8th' is marked. The first wave 11 of the three-shaft planetary gear 10 is doing by the ring gear 17 formed, the second wave 12 from the sun wheel 18 and the third wave 13 from the jetty 19 , In the illustrated case, the arrangement takes place between the transmission input E and the output A, in particular between the transmission input E and the ring gear, coaxial. The jetty 19 is doing with the second disc arrangement 15 via a speed / torque converter 20 , preferably in the form of a simple spur gear set 21 is executed, coupled. The spur gear set 21 includes a first spur gear 22 and a second spur gear 23 , wherein the first spur gear 22 rotatable with the bridge 19 of the three-shaft planetary gear set 10 is coupled. The second spur gear 23 is rotationally fixed with the second disc assembly 15 of the traction mechanism 6 connected. Another speed / torque converter 24 in the form of a spur gear set 27 serves the coupling between the second shaft 12 in the form of the sun wheel 18 of the planetary gear 10 with the first disc arrangement 14 , This also comprises in the simplest case two spur gears, a first spur gear 25 and a second spur gear 26 , wherein the first spur gear 25 non-rotatable with the second shaft 12 in the form of the sun wheel 18 of the planetary gear 10 is connected and with the spur gear 26 , which rotatably with the first disc assembly 14 connected, combs. The design of the two speed / torque converters 20 and 24 in the form of spur gears 21 and 27 in the described form represents a possible embodiment. Other are also conceivable. However, this embodiment is characterized by the smallest number of components. The two speed / torque converters 20 and 24 each form a translation stage of the planetary gear 10 to the individual disc arrangements 14 respectively. 15 of the traction mechanism 6 , The two of the speed / torque converters 20 . 24 formed translation stages are with 45 . 46 denotes and have a fixed translation. Common to both is the same number, ie, depending on the selection either an even number of meshing spur gears or an odd number. It is thus about this either the same direction of rotation or a reversal of direction with respect to the coupled with these waves of the planetary gear 10 achievable.
Überlagerungsgetriebe 9 sowie
die mit diesen gekoppelten Eingänge
der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20, 24 sind
koaxial zueinander angeordnet. Die konstruktive Umsetzung erfolgt über Durchführungen
und Hohlwellen.Superposition gear 9 and the inputs of the speed / torque converters coupled thereto 20 . 24 are arranged coaxially with each other. The design implementation is carried out via bushings and hollow shafts.
Bei
der in der 1 dargestellten Ausführung ist
ferner das Planetengetriebe 10 derart aufgebaut, dass dieses
jeweils paarweise miteinander kämmende
Planetenräder 28 und 29 zwischen
dem Sonnenrad 18 und dem Hohlrad 17 umfasst, wobei jeweils
ein Planetenrad 281 und 292 miteinander kämmen und ein Planetenradpaar 301 bilden. Je nach gewählter Anzahl
sind 30n Planetenradpaare vorgesehen.
Dabei kämmt
das erste Planetenrad 28, beispielhaft 281 ,
mit dem Planetenrad 291 des Planetenradpaares 301 und mit dem Sonnenrad 18,
während das
zweite Planetenrad 291 des Planetenradpaares 301 mit dem ersten Planetenrad 281 und dem Hohlrad 17 kämmt. Diese
paarweise miteinander kämmenden
Planetenräder 28n und 29n unter
Bildung der Planetenradpaare 30n mit
n ≥ 1 sind
vorzugsweise identisch ausgelegt, d. h. weisen vorzugsweise eine Übersetzung
von 1:1 auf. Andere Übersetzungen sind
ebenfalls denkbar beispielsweise von 1 : 0,8 bis 1,2. Die Auslegung
der vorgesehenen Übersetzungsstufen
in Form der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20 und 24 zwischen
dem Planetengetriebe 10 und dem stufenlosen Getriebe 6 erfolgt
entsprechend der maximal zulässigen
Drehzahl am CVT. Dabei werden Übersetzungen
zwischen dem Hohlrad 17 und dem Sonnenrad 18 von
1 : 2,5 bis 1 : 3,5, vorzugsweise 1 : 3 gewählt.When in the 1 illustrated embodiment is also the planetary gear 10 constructed in such a way that this pairwise meshing planetary gears 28 and 29 between the sun wheel 18 and the ring gear 17 includes, wherein in each case a planetary gear 28 1 and 29 2 mesh with each other and a Planetenradpaar 30 1 form. Depending on the selected number 30 n Planetenradpaare provided. The first planetary gear meshes 28 , exemplary 28 1 , with the planetary gear 29 1 of the planetary gear pair 30 1 and with the sun wheel 18 while the second planetary gear 29 1 of the planetary gear pair 30 1 with the first planetary gear 28 1 and the ring gear 17 combs. These paired planetary gears 28 n and 29 n forming the Planetenradpaare 30 n with n ≥ 1 are preferably designed identically, ie preferably have a ratio of 1: 1. Other translations are also conceivable, for example, from 1: 0.8 to 1.2. The interpretation of the proposed gear ratios in the form of the speed / torque converter 20 and 24 between the planetary gear 10 and the continuously variable transmission 6 takes place according to the maximum permissible speed on the CVT. In this case, translations between the ring gear 17 and the sun wheel 18 from 1: 2.5 to 1: 3.5, preferably 1: 3.
Die
dritte Welle 13 in Form des Steges 19 ist ferner
auch mit dem Getriebeausgang A wenigstens mittelbar, vorzugsweise
direkt drehfest, verbindbar. Über
diesen ist damit bei Leistungsübertragung über das
Zugmittelgetriebe 6 vom Getriebeeingang E über das
Planetengetriebe 10, die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 auf
das Zugmittelgetriebe an der ersten Scheibenanordnung 14 zur
zweiten Scheibenanordnung 15 eine Kopplung mit dem Getriebeausgang
A über
die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 gegeben.
Bei Leistungsübertragung über das
Zugmittelgetriebe 6 in Richtung von der zweiten Scheibenanordnung 15 zur
ersten Scheibenanordnung 14 erfolgt dabei entweder eine Kopplung
mit dem Getriebeausgang A über
das Planetengetriebe 10, insbesondere vom Sonnenrad 18 auf
den Steg 19 bzw. durch eine direkte Kopplung bei Drehzahlgleichheit
direkt über
das Stirnrad 25 der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 zum
Ausgang A. Dazu ist vorgesehen, zwischen dem Stirnrad 25,
d. h. der zweiten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 und
dem Getriebeausgang A eine schaltbare Kupplung anzuordnen, d. h. zwischen
der zweiten Welle 12 und dem Getriebeausgang A. Diese ist
mit 33 bezeichnet. Es ist ferner zwischen der Verbindung
von dritter Welle 13 und dem Getriebeausgang A eine weitere
schaltbare Kupplung 32 vorgesehen. Die schaltbare Kupplung dient
aufgrund der drehfesten Verbindung der zweiten Welle 12 mit
dem ersten Stirnrad 25 der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24,
d. h. der Übersetzungsstufe 46 zur
ersten Scheibenanordnung 14, der Kopplung der Verbindung
dieser mit dem Getriebeausgang A.The third wave 13 in the form of the bridge 19 is also at least indirectly with the transmission output A, preferably directly rotatably connected. About this is thus at power transmission via the traction mechanism 6 from the transmission input E via the planetary gear 10 , the speed / torque converter 24 on the traction mechanism on the first disc assembly 14 to the second disc arrangement 15 a coupling with the transmission output A via the speed / torque converter 20 given. For power transmission via the traction mechanism 6 in the direction of the second disc arrangement 15 to the first disc assembly 14 takes place either a coupling with the transmission output A via the planetary gear 10 , especially from the sun gear 18 on the jetty 19 or by a direct coupling at speed equality directly over the spur gear 25 the speed / torque converter 24 to the output A. For this purpose, it is provided between the spur gear 25 ie the second speed / torque converter 24 and the transmission output A to arrange a switchable clutch, ie between the second shaft 12 and the transmission output A. This is with 33 designated. It is also between the third wave connection 13 and the transmission output A another switchable coupling 32 intended. The switchable coupling is due to the rotationally fixed connection of the second shaft 12 with the first spur gear 25 the speed / torque converter 24 , ie the translation stage 46 to the first disc assembly 14 , the coupling of the connection of this with the transmission output A.
Beide
schaltbare Kupplungen 33 und 32 sind wahlweise
betätigbar.
Vorzugsweise dient in der in der 1 dargestellten
Ausführung
die schaltbare Kupplung 32 der Kopplung zwischen dem Getriebeausgang
A und der dritten Welle 13, während die schaltbare Kupplung
der drehfesten Verbindung der zweiten Welle 12 in Form
des Sonnenrades 18 mit dem Getriebeausgang A dient. Die
Schaltbarkeit erfolgt dabei wahlweise je nach Bedarf. Bei Synchronität zwischen
den einzelnen Elementen des Planetengetriebes sind vorzugsweise
beide überschneidend betätigt, so
dass zweite und dritte Welle 12, 13 synchron laufen.
Bei den schaltbaren Kupplungen kann es sich um Reibkupplungen handeln.
Vorzugsweise finden jedoch synchron schaltbare Kupplungen Verwendung.Both switchable couplings 33 and 32 are optionally operable. Preferably used in the in 1 illustrated embodiment, the switchable coupling 32 the coupling between the transmission output A and the third shaft 13 , while the switchable coupling of the non-rotatable connection of second wave 12 in the form of the sun wheel 18 with the transmission output A is used. The switchability takes place optionally as needed. With synchronicity between the individual elements of the planetary gear, both are preferably operated in overlapping fashion, so that second and third shaft 12 . 13 run synchronously. The shiftable clutches may be friction clutches. However, synchronously switchable clutches are preferably used.
Das
stufenlose Getriebe 5 ist, wie bereits ausgeführt, als
Zugmittelgetriebe 6 ausgebildet, umfassend zwei Scheibenanordnungen,
eine erste Scheibenanordnung 14 und die zweite Scheibenanordnung 15,
welche über
ein Zugmittel 16 miteinander kraftübertragend gekoppelt sind.
Je nach Leistungsübertragungsrichtung
fungieren die erste und die zweite Scheibenanordnung 14, 15 als
Eingang 7 bzw. bei Zuordnung der Funktion des Einganges
zur dritten Welle 13 als Ausgang 8'. Im letztgenannten Fall bildet
dann die jeweils andere Scheibenanordnung, hier die Scheibenanordnung 15,
den Eingang 7'.
In einem ersten Betriebsbereich wird dabei die Kupplung 32 geschlossen.
In diesem Fall besteht eine direkte Verbindung zwischen dem Getriebeeingang
E und der ersten Welle 11 in Form des Hohlrades 17 und
des dreiwelligen Planetengetriebes 10. Der Leistungsfluss
wird dabei über
die erste Welle 11 des Planetengetriebes 10 auf
die zweite Welle 12 in Form des Sonnenrades übertragen. Über die
Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 bzw. die über diese
gebildete Übersetzungsstufe
wird die Scheibenanordnung 14 angetrieben und über das Zugmittel 16 die
Scheibenanordnung 15. Durch Rückwirkung über die Übersetzungsstufe, welche von
der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 gebildet
wird, bzw. deren Ausgang in Form des drehfesten, mit dem Steg 19 des
Planetengetriebes 10 verbundenen Stirnrad 22 ergibt
sich an diesem, welcher ebenfalls drehfest über die Kupplung 32 mit dem
Getriebeausgang A gekoppelt ist, die Ausgangsdrehzahl am Getriebeausgang
A. Diese kann entsprechend der Verstellung an den einzelnen Scheibenanordnungen 14 und 15 variiert
werden. Der Eingang des stufenlosen Getriebes 5 ist somit nicht
mehr direkt an die Drehzahl der Antriebsmaschine, d. h. die Drehzahl
am Getriebeeingang E gekoppelt. Die Drehzahl am Getriebeausgang
A kann durch Steuerung des stufenlosen Getriebes 5 verändert werden.
Die Leistungsübertragungsrichtung wechselt
dann mit Verstellung der Scheiben von 14 nach 15 zu 15 nach 14.The continuously variable transmission 5 is, as already stated, as a traction mechanism 6 formed comprising two disc assemblies, a first disc assembly 14 and the second disc assembly 15 , which have a traction means 16 coupled with one another in a force-transmitting manner. Depending on the power transmission direction, the first and second disk assemblies function 14 . 15 as an entrance 7 or when assigning the function of the input to the third wave 13 as an exit 8th' , In the latter case then forms the respective other disc arrangement, here the disc assembly 15 , the entrance 7 ' , In a first operating range while the clutch 32 closed. In this case, there is a direct connection between the transmission input E and the first shaft 11 in the form of the ring gear 17 and the three-shaft planetary gear 10 , The power flow is thereby over the first wave 11 of the planetary gear 10 on the second wave 12 transmitted in the form of the sun gear. About the speed / torque converter 24 and the translation stage formed on this is the disc assembly 14 driven and over the traction means 16 the disc arrangement 15 , By reaction via the translation stage, which of the speed / torque converter 20 is formed, or whose output in the form of rotationally fixed, with the web 19 of the planetary gear 10 connected spur gear 22 results from this, which also rotatably on the clutch 32 coupled to the transmission output A, the output speed at the transmission output A. This can according to the adjustment to the individual disc assemblies 14 and 15 be varied. The input of the continuously variable transmission 5 is thus no longer directly to the speed of the drive machine, ie the speed coupled to the transmission input E. The speed at the transmission output A can be controlled by the continuously variable transmission 5 to be changed. The power transmission direction then changes with adjustment of the disks of 14 to 15 to 15 to 14 ,
Bei
Synchronität
zwischen dem Steg 19 und dem Sonnenrad 18 und
damit der mit diesem verbundenen Wellen wird die Kupplung 32 deaktiviert
und die Kupplung 33 aktiviert. Auch in dieser Stellung kann
der gesamte Betriebsbereich des CVT zweimal durchlaufen werden,
je nach Stellung der Scheiben der Scheibenanordnungen 14, 15 zueinander
und Leistungsübertragungsrichtung.
Die Kopplung zwischen den einzelnen Scheibenanordnungen 14 und 15 des
stufenlosen Getriebes 5 mit dem Überlagerungsgetriebe 9 in
Form des Planetengetriebes 10 erfolgt, wie bereits ausgeführt, über das
Verbindungsgetriebe in Form von Übersetzungsstufen,
die von Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20 und 24 gebildet
werden. Die Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
an den Scheibenanordnungen umfassen bei Ausgestaltung als kraftschlüssiges Zugmittelgetriebe 6 Mittel
zur Verstellbarkeit der beiden Scheibenanordnungen 14 und 15,
wobei der Abstand der Scheiben einer Scheibenanordnung durch die
Anpresskraft an den Scheiben variierbar ist und diese größer als
direkte Steuergröße oder
eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verwendet
wird, sowie eine entsprechende Stelleinrichtung zur Variation der
Antriebskraft, d. h. Stelleinrichtungen zur Beaufschlagung der einzelnen
Scheiben bzw. zu deren Verschiebung. Diese können beispielsweise elektrohydraulisch
oder anderweitig betrieben werden. Dabei kann entweder nur einer Scheibenanordnung 14, 15 eine
entsprechende Stelleinrichtung zugeordnet werden oder aber vorzugsweise
beiden. Bei der erstgenannten Möglichkeit
sind entsprechende Mittel zur automatischen Einstellung bzw. Anpassung
vorgesehen. Eine andere Möglichkeit
besteht in der Ansteuerung beider Scheibenanordnungen, hier der
Scheibenanordnung 14 und 15. Bezüglich der
konkreten Ausführung
selbst bestehen dabei eine Mehrzahl von bereits aus dem Stand der Technik
hinlänglich
bekannten Möglichkeiten,
auf welche daher hier im einzelnen nicht noch einmal eingegangen
werden soll. Dies gilt ferner für
die Verfahren zur Ansteuerung selbst und die Festlegung der Steuer/Regel-
und/oder Führungsgrößen für den Betrieb
des Zugmittelgetriebes 6 sowie die Einbindung dessen in
bestehende Antriebskonzepte. Auch bezüglich der Ausführung des
stufenlosen Getriebes 5 sind viele Möglichkeiten denkbar. Die Kopplung
der beiden Scheibenanordnungen 14 und 15 und die Kraftübertragung
erfolgt dabei jeweils über
Zugmittel 16, beispielsweise in Form eines Riemens, einer
Kette oder eines Schubgliederbandes, wobei in diesen Fällen die
Ausgestaltung der Scheiben hinsichtlich der kraft- und formschlüssigen Kraftübertragung
entsprechend anzupassen sind und die Scheibenanordnungen quasi die
Funktion von Mitnahmeelementen übernehmen.With synchronicity between the bridge 19 and the sun wheel 18 and thus the waves connected with this will be the clutch 32 deactivated and the clutch 33 activated. Also in this position, the entire operating range of the CVT can be traversed twice, depending on the position of the discs of the disc assemblies 14 . 15 to each other and power transmission direction. The coupling between the individual disc arrangements 14 and 15 of the continuously variable transmission 5 with the superposition gearbox 9 in the form of the planetary gear 10 takes place, as already stated, via the connecting gear in the form of translation stages of the speed / torque converter 20 and 24 be formed. The means for controlling the transmission ratio to the disc assemblies include in embodiment as a frictional traction mechanism 6 Means for adjusting the two disc arrangements 14 and 15 , wherein the distance of the discs of a disc assembly by the contact pressure on the discs is variable and this is greater than direct control variable or at least indirectly characterizing size is used, and a corresponding adjusting device for varying the driving force, ie actuating means for acting on the individual discs or to their displacement. These can be operated, for example, electro-hydraulically or otherwise. It can either only a disc arrangement 14 . 15 be associated with a corresponding adjusting device or preferably both. In the former possibility appropriate means for automatic adjustment or adaptation are provided. Another possibility is to control both disc arrangements, here the disc arrangement 14 and 15 , With regard to the specific embodiment itself, there are a multiplicity of possibilities which are already well known from the prior art and which, therefore, will not be discussed again in detail here. This also applies to the method of driving itself and the determination of the control / and / or reference variables for the operation of the traction mechanism 6 as well as the integration of this into existing drive concepts. Also regarding the design of the continuously variable transmission 5 many possibilities are conceivable. The coupling of the two disc arrangements 14 and 15 and the power transmission takes place in each case via traction means 16 , For example, in the form of a belt, a chain or a push belt, in which case the configuration of the discs with respect to the non-positive and positive power transmission are adjusted accordingly and take over the disc assemblies quasi the function of driving elements.
Wie
bereits ausgeführt,
erfolgt entsprechend einer ersten Ausführung bei Schließen der
Kupplung 32 die Leistungsübertragung vom Getriebeeingang
E auf das Planetengetriebe 10, die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 auf
das Zugmittelgetriebe 6 und über die Rückwirkung in dessen auf dem Planetenradsatz über die
Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 wiederum auf
den Steg zum Getriebeausgang A. Bei Verstellung der Scheibenanordnung
dahingehend, dass eine Änderung der
Leistungsübertragungsrichtung
von der zweiten zur ersten Scheibenanordnung zur Leistungsübertragung
von der ersten zur zweiten erfolgt, erfolgt die Leistungsübertragung
dann quasi vom Getriebeeingang E, den Steg 19 auf das Sonnenrad 18, über die erste
Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 auf die Scheibenanordnung 14,
von dieser über das
Zugmittel auf die Scheibenanordnung 15 und dann rückwirkend
auf den Steg 19 zum Getriebeausgang A. Der gesamte Betriebsbereich
des stufenlosen Getriebes wird somit quasi zwei Mal durchlaufen. Zur
Erzielung eines weiteren Betriebsbereiches II wird die Kupplung 32 deaktiviert
und die Kupplung 33 zwischen dem Getriebeausgang A und
der zweiten Welle 12 geschlossen. In diesem Fall besteht
zwischen dem Getriebeausgang A mit der zweiten Welle 12 in
Form des Sonnenrades 18 des Planetengetriebes 10 mit
der Übersetzungsstufe 24 eine
drehfeste Verbindung. Damit wird der Übersetzungsbereich des stufenlosen
Getriebes 5 ein weiteres Mal genutzt, um eine höhere Getriebespreizung
zu realisieren, wobei die Belastung des stufenlosen Getriebes reduziert
wird. Die Leistungsübertragung
erfolgt dabei vom Getriebeeingang E, beispielsweise über das Hohlrad 17 auf
den Steg 19, das mit dem Steg 19 gekoppelte Stirnrad 22 bzw.
die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 auf die
Scheibenanordnung 15, das Zugmittelgetriebe 6 auf
die Scheibenanordnung 14 und die damit gekoppelte Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 über die Kupplung 33 auf
den Getriebeausgang A. Auch hier erfolgt bei Verstellung und damit Änderung
der Leistungsübertragungseinrichtung
von der Scheibenanordnung 15 zur Scheibenanordnung 14 auf
Leistungsübertragung
von der Scheibenanordnung 14 zur Scheibenanordnung 15 über das
Sonnenrad 18 auf den Getriebeausgang A. Das stufenlose
Getriebe wird in diesem Fall quasi andersrum durchlaufen. Der Übergang
zwischen diesen beiden Betriebsbereichen kann durch die gleichzeitige
Betätigung
beider Kupplungen 32 und 33 charakterisiert sein.
In diesem Fall laufen die einzelnen Elemente – Steg 19 und Sonnenrad 18 – synchron.
Mit den beiden Kupplungen können
ferner je nach Ansteuerung des Zugmittelgetriebes 6, insbesondere
der Scheibenanordnung 14 und 15, die Leistungsübertragung
insgesamt gesteuert werden.As already stated, takes place according to a first embodiment when closing the clutch 32 the power transmission from the transmission input E to the planetary gear 10 , the speed / torque converter 20 on the traction mechanism 6 and on the feedback in the on the planetary gear via the speed / torque converter 24 turn on the bridge to the transmission output A. When adjusting the Schei Benanordnung in that a change in the power transmission direction from the second to the first disk assembly for power transmission from the first to the second, the power transmission is then quasi from the transmission input E, the web 19 on the sun wheel 18 , via the first speed / torque converter 24 on the disc arrangement 14 , from this on the traction means on the disc assembly 15 and then retroactively on the bridge 19 to the transmission output A. The entire operating range of the continuously variable transmission is thus passed through almost twice. To achieve a wider operating range II, the clutch 32 deactivated and the clutch 33 between the transmission output A and the second shaft 12 closed. In this case, there is between the transmission output A with the second shaft 12 in the form of the sun wheel 18 of the planetary gear 10 with the translation level 24 a non-rotatable connection. This is the translation of the continuously variable transmission 5 used again to realize a higher gear spread, whereby the load on the continuously variable transmission is reduced. The power transmission takes place from the transmission input E, for example via the ring gear 17 on the jetty 19 that with the jetty 19 coupled spur gear 22 or the speed / torque converter 20 on the disc arrangement 15 , the traction mechanism 6 on the disc arrangement 14 and the speed / torque converter coupled thereto 24 over the clutch 33 on the transmission output A. Again, during adjustment and thus change the power transmission device of the disc assembly 15 to the disc arrangement 14 on power transmission from the disk assembly 14 to the disc arrangement 15 over the sun wheel 18 on the transmission output A. The continuously variable transmission is in this case virtually the other way through. The transition between these two operating ranges can be achieved by the simultaneous operation of both clutches 32 and 33 be characterized. In this case, run the individual elements - bridge 19 and sun gear 18 - synchronous. With the two clutches can also depending on the control of the traction mechanism 6 , in particular the disc arrangement 14 and 15 Total power transmission is controlled.
Die 1b verdeutlicht
demgegenüber
eine alternative Ausführungsform
bezüglich
der Anordnung der beiden Kupplungen 32 und 33 gemäß der 1a.
In diesem Fall erfolgt die Anordnung der beiden Kupplungen 33 und 32 in
axialer Richtung betrachteten unterschiedlichen Ebenen, wobei die schaltbare
Kupplungseinrichtung 33 hier der drehfesten Verbindung
zwischen der dritten Welle 13 in Form des Steges 19 und
ebenfalls dem Sonnenrad 18 in Form der zweiten Welle 12 dient.
Die schaltbare Kupplung 33 ist dabei in Richtung des Überlagerungsgetriebes 9 in
Form des Planetenradgetriebes 10 verschoben, wobei diese
jedoch der ersten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20,
insbesondere dem Stirnrad 22 zugeordnet ist. Über die drehfeste
Kopplung zwischen dem Steg 19 und dem Sonnenrad 18 ergibt
sich somit Drehzahlgleichheit zwischen Steg 19 und Sonnenrad
und damit dem Stirnrad 25 und dem Steg 19, wobei
zur Kopplung mit dem Ausgang A die schaltbare Kupplung 32 ebenfalls
betätigt
sein muss, um Moment auf den Ausgang A zu übertragen.The 1b In contrast, illustrates an alternative embodiment with respect to the arrangement of the two clutches 32 and 33 according to the 1a , In this case, the arrangement of the two clutches takes place 33 and 32 considered in the axial direction different levels, wherein the switchable coupling device 33 here the non-rotatable connection between the third wave 13 in the form of the bridge 19 and also the sun wheel 18 in the form of the second wave 12 serves. The switchable clutch 33 is in the direction of the superposition gear 9 in the form of the planetary gear 10 but this is the first speed / torque converter 20 , in particular the spur gear 22 assigned. About the non-rotatable coupling between the bridge 19 and the sun wheel 18 Thus results in speed equality between web 19 and sun gear and thus the spur gear 25 and the jetty 19 , wherein for coupling to the output A, the switchable coupling 32 must also be pressed to transmit torque to the output A.
Die
in der 1b dargestellte Ausführung weist
ferner zwei weitere schaltbare Kupplungen 47 und 48 auf,
die in der Verbindung zwischen der ersten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 und
der zweiten Scheibenanordnung, hier jedoch nicht mehr dargestellt,
sowie der Verbindung zwischen der zweiten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 und
der ersten, hier nicht dargestellten Scheibenanordnung 14 angeordnet
sind. Die schaltbare Kupplung 47 ist dabei in der Verbindung zwischen
der ersten Scheibenanordnung 14 und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 24 vorgesehen,
während
die weitere schaltbare Kupplung 48 in der Verbindung zwischen
der zweiten Scheibenanordnung 15 und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 angeordnet
ist. Die beiden schaltbaren Kupplungen 47 und 48 sind
dabei im normalen Betrieb aktiviert, d. h. dienen der drehfesten
Verbindung zwischen den einzelnen Scheibenanordnungen und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20 bzw. 24.
Lediglich im gewünschten
Direktgang, in welchem der Steg 19 und das Sonnenrad 18 über die
Kupplungseinrichtung 33 miteinander gekoppelt sind und
dadurch eine Übersetzung
von 1 : 1 realisiert wird, wird das stufenlose Getriebe 5 in
Form des Zugmittelgetriebes 6 vom mechanischen Überlagerungsgetriebe
entkoppelt, in dem die beiden Kupplungseinrichtungen 47 und 48 deaktiviert
werden. Die Deaktivierung kann dabei nacheinander erfolgen, vorzugsweise
werden jedoch die Kupplungseinrichtungen gleichzeitig betätigt. In diesem
Fall besteht zwischen dem Getriebeeingang E und dem Getriebeausgang
A Drehzahlgleichheit. Man spricht vom sogenannten Direktgang mit
der Übersetzung
von 1 : 1.The in the 1b illustrated embodiment also has two further switchable couplings 47 and 48 in the connection between the first speed / torque converter 20 and the second disc assembly, but not shown here, and the connection between the second speed / torque converter 24 and the first, not shown here disc assembly 14 are arranged. The switchable clutch 47 is in the connection between the first disc arrangement 14 and the speed / torque converter 24 provided while the further shiftable clutch 48 in the connection between the second disc arrangement 15 and the speed / torque converter 20 is arranged. The two switchable couplings 47 and 48 are activated during normal operation, ie serve the rotationally fixed connection between the individual disc assemblies and the speed / torque converter 20 respectively. 24 , Only in the desired direct gear, in which the bridge 19 and the sun wheel 18 via the coupling device 33 are coupled together and thus a ratio of 1: 1 is realized, the continuously variable transmission 5 in the form of the traction mechanism 6 decoupled from the mechanical superposition gearbox, in which the two coupling devices 47 and 48 be deactivated. The deactivation can take place successively, but preferably the coupling devices are actuated simultaneously. In this case, between the transmission input E and the transmission output A speed equality. One speaks of the so-called direct gear with the translation of 1: 1.
Die
Auslegung des Überlagerungsgetriebes 10 und
der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 20, 24 erfolgt
dabei bspw. wie folgt: 1 : 2 und 1 : 1.The design of the superposition gearbox 10 and the speed / torque converter 20 . 24 takes place, for example, as follows: 1: 2 and 1: 1.
Die
Möglichkeit
der Entkopplung des CVT's ist
auch für
die in der 1 dargestellten Ausführung denkbar.The possibility of decoupling the CVT is also for those in the 1 illustrated embodiment conceivable.
Die 1a und 1b verdeutlicht
eine grundlegende Möglichkeit
für ein
Mehrbereichsgetriebe. Gemäß einer
Weiterentwicklung der 2 ist ein Übertragungsglied 43 vorgesehen,
welches der synchronen Führung
des Zugmittels 16 zur Drehzahl am Getriebeeingang E dient.
Dieses ist dabei koaxial zum Getriebeeingang E angeordnet. Im übrigen entspricht
der Grundaufbau dem in der 1 beschriebenen.The 1a and 1b illustrates a fundamental possibility for a multi-range transmission. According to a further development of 2 is a transmission link 43 provided, which synchronous guidance of the traction means 16 to the speed at the transmission input E is used. This is arranged coaxially with the transmission input E. Otherwise, the basic structure corresponds to that in the 1 . described
Um
bei Übertragung
noch höherer
gewünschter
Momente bei noch größerer Getriebespreizung
das stufenlose Getriebe 5 weitgehendst zu entlasten, wird
gemäß 3 vorzugsweise
wenigstens eine weitere feste Übersetzungsstufe 35 vorgesehen,
die über
eine weitere schaltbare Kupplung 36 mit dem Getriebeausgang
A verbindbar ist. Der Grundaufbau des übrigen Getriebes 1 entspricht dem
in 1 bzw. 2 dargestellten, weshalb für gleiche
Elemente auch die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Auf die
Darstellung des Überlagerungsgetriebes 9 und
der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 wurde verzichtet.
Die Übersetzungsstufe 35 ist
ferner mit der Scheibenanordnung 15 verbunden. Zu diesem
Zweck umfasst die Übersetzungsstufe 35 ebenfalls
zwei miteinander kämmende
Stirnräder 37 und 38,
wobei das erste Stirnrad 37 über die schaltbare Kupplung 36 drehfest mit
dem Getriebeausgang A koppelbar ist und das zweite mit diesem kämmende Stirnrad 38 koaxial
zur Scheibenanordnung 15 angeordnet ist. Die Übersetzungsstufe 35 ist
dabei durch eine andere Übersetzung
charakterisiert als die der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20.
Somit ist es möglich, auch
hier das stufenlose Getriebe in einem weitergehenden Übersetzungsbereich
zu durchlaufen.In order to transmit even higher desired moments with even greater transmission spread the continuously variable transmission 5 is largely relieved, according to 3 preferably at least one further fixed translation stage 35 provided that via another switchable coupling 36 with the transmission output A is connectable. The basic structure of the rest of the transmission 1 corresponds to the in 1 respectively. 2 why the same reference numerals are used for the same elements. On the representation of the superposition gearing 9 and the speed / torque converter 20 was waived. The translation level 35 is further with the disc assembly 15 connected. For this purpose, the translation stage includes 35 also two intermeshing spur gears 37 and 38 , wherein the first spur gear 37 via the switchable coupling 36 rotatably coupled to the transmission output A and the second with this meshing spur gear 38 coaxial with the disc assembly 15 is arranged. The translation level 35 is characterized by a different ratio than that of the speed / torque converter 20 , Thus, it is possible to go through here also the continuously variable transmission in a wider range of translations.
Die 3 verdeutlicht
des weiteren auch eine weitere Alternative oder zusätzliche
Möglichkeit zur
Erweiterung des Betriebsbereiches der Getriebebaueinheit 1 mittels
einer weiteren zusätzlichen Kupplung 39,
welche ebenfalls als schaltbare Kupplung ausgeführt ist und einer weiteren
zusätzlichen Übersetzungsstufe 40,
welche den Getriebeausgang A mit der ersten Scheibenanordnung 14 des
Zugmittelgetriebes 6 verbindet. Auch hier wurde noch einmal
das Übersetzungsverhältnis gegenüber den
bereits vorhandenen Übersetzungsstufen,
insbesondere der Übersetzungsstufe 46 geändert. Somit
bestimmt die Anzahl der Übersetzungsstufen
und die Anzahl der verwendeten schaltbaren Kupplungen die mögliche Getriebespreizung,
welche auf diese Art und Weise erhöht werden kann. Der Betriebsbereich des
stufenlosen Getriebes kann dann entsprechend der Anzahl der Übersetzungsstufen
in beiden Richtungen durchlaufen werden. Der Grundaufbau entspricht,
wie bereits ausgeführt,
dem in den 1 und 2 beschriebenen,
wobei hier jedoch der Einfachheit halber auf das Zugmittelgetriebe
und das Planetenradgetriebe sowie die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 20 verzichtet
wurde.The 3 further clarifies another alternative or additional possibility to expand the operating range of the transmission unit 1 by means of another additional coupling 39 , which is also designed as a switchable coupling and another additional translation stage 40 , which the transmission output A with the first disc assembly 14 of the traction mechanism 6 combines. Again, the ratio was compared to the existing translation levels, especially the translation stage 46 changed. Thus, the number of gear stages and the number of switchable clutches used determines the possible gear spread which can be increased in this way. The operating range of the continuously variable transmission can then be traversed in both directions according to the number of gear ratios. The basic structure corresponds, as already stated, in the 1 and 2 described here, but here for the sake of simplicity on the traction mechanism and the planetary gear and the speed / torque converter 20 was waived.
Die 4 verdeutlicht
anhand einer Ausführung
gemäß 2 eine
mögliche
Anbindung des Übertragungsgliedes.
Das Zugmittel 16 ist am Außenumfang 41 mit einer
Profilierung 42 versehen, die einen Eingriff eines wenigstens
mittelbar drehfest mit dem Getriebeeingang E gekoppelten Übertragungsgliedes 43 mit
entsprechend zur Profilierung 42 komplementär ausgebildeten
Profilierung 44 erlaubt und somit eine synchrone Angleichung
der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels 16 an den Getriebeeingang
E ermöglicht.
Diese Maßnahme
bietet den Vorteil, dass bei gleicher Dimensionierung des Zugmittelgetriebes 6 das
Mehrfache an Leistung, beispielsweise 3fache Mehrleistung als ohne
diese Maßnahme übertragen
kann. Schlupfzustände
am Zugmittelgetriebe werden vermieden. Das Übertragungsglied 43 ist
vorzugsweise drehfest mit dem als Antriebswelle fungierenden Getriebeeingang
E verbunden und ermöglicht
in Verbindung mit einer Spannvorrichtung eine synchrone Angleichung
der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl der Antriebsmaschine
bzw. den Getriebeeingang E. Ein Rutschen des Zugmittels wird dadurch
vermieden. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen der Mittel zur Kopplung
der Umlaufgeschwindigkeit an die Drehzahl der Antriebswelle mit
einer Mehrzahl von miteinander in Eingriff stehenden Übertragungselementen,
wobei immer eine entsprechende Übersetzung
zu wählen
ist, vorzugsweise eine ungerade, um die Gleichheit des Drehsinns
zwischen dem Getriebeeingang und der Laufrichtung des Zugmittels
zu gewährleisten.
Der Eingriff erfolgt dabei immer fortlaufend. Die Übertragungselemente
kann man auch schwenkbar anlegen. Sie dienen dann gleichzeitig als
Spannelemente zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels
an den Getriebeeingang E.The 4 illustrated by an embodiment according to 2 a possible connection of the transmission link. The traction device 16 is on the outer circumference 41 with a profiling 42 provided, the engagement of a at least indirectly rotatably coupled to the transmission input E transmission member 43 with according to the profiling 42 complementary profiling 44 allows, and thus a synchronous approximation of the rotational speed of the traction device 16 to the transmission input E allows. This measure has the advantage that with the same dimensions of the traction mechanism 6 The multiple of power, for example, 3 times more power than without this measure can transfer. Slip conditions on the traction mechanism are avoided. The transmission link 43 is preferably non-rotatably connected to the drive input acting as a drive input E and allows in conjunction with a clamping device synchronous alignment of the rotational speed of the traction means to the rotational speed of the engine or the transmission input E. Slipping of the traction means is thereby avoided. Conceivable, however, are also embodiments of the means for coupling the rotational speed to the rotational speed of the drive shaft with a plurality of mutually engaged transmission elements, wherein always a corresponding translation is to be selected, preferably an odd, to the equality of the sense of rotation between the transmission input and the running direction to ensure the traction device. The intervention always takes place continuously. The transmission elements can also create pivotable. They then serve at the same time as clamping elements for the adjustment of the rotational speed of the traction means to the transmission input E.
-
11
-
Getriebebaueinheittransmission unit
-
22
-
MehrbereichsgetriebeRange transmission
-
33
-
erster
Leistungszweigfirst
power branch
-
44
-
zweiter
Leistungszweigsecond
power branch
-
55
-
stufenloses
Getriebestepless
transmission
-
66
-
Zugmittelgetriebetraction drives
-
77
-
Eingangentrance
-
88th
-
Ausgangoutput
-
99
-
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
-
1010
-
dreiwelliges
Planetengetriebethree-shaft
planetary gear
-
1111
-
erste
Wellefirst
wave
-
1212
-
zweite
Wellesecond
wave
-
1313
-
dritte
Wellethird
wave
-
1414
-
erste
Scheibenanordnungfirst
disk assembly
-
1515
-
zweite
Scheibenanordnungsecond
disk assembly
-
1616
-
Zugmitteltraction means
-
1717
-
Hohlradring gear
-
1818
-
Sonnenradsun
-
1919
-
Stegweb
-
2020
-
Drehzahl-/DrehmomentwandlungseinrichtungSpeed / torque converter device
-
2121
-
Stirnradsatzspur gear
-
2222
-
Stirnradspur gear
-
2323
-
Stirnradspur gear
-
2424
-
Drehzahl-/DrehmomentwandlungseinrichtungSpeed / torque converter device
-
2525
-
Stirnradspur gear
-
2626
-
Stirnradspur gear
-
2727
-
Stirnradsatzspur gear
-
2828
-
erste
Planetenräderfirst
planetary gears
-
2929
-
zweite
Planetenrädersecond
planetary gears
-
3030
-
Planetenradpaarplanet wheel
-
3131
-
Verbindungconnection
-
3232
-
erste
schaltbare Kupplungfirst
switchable coupling
-
3333
-
zweite
schaltbare Kupplungsecond
switchable coupling
-
3434
-
Mittel
zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
an dermedium
for controlling the transmission ratio
at the
-
-
Scheibenanordnungdisk assembly
-
3535
-
Übersetzungsstufetranslation stage
-
3636
-
schaltbare
Kupplungswitchable
clutch
-
3737
-
Stirnradspur gear
-
3838
-
Stirnradspur gear
-
3939
-
schaltbare
Kupplungswitchable
clutch
-
4040
-
Übersetzungsstufetranslation stage
-
4141
-
Außenumfangouter periphery
-
4242
-
Profilierungprofiling
-
4343
-
Übertragungsgliedtransmission member
-
4444
-
Profilierungprofiling
-
4545
-
Übersetzungsstufetranslation stage
-
4646
-
Übersetzungsstufetranslation stage
-
4747
-
schaltbare
Kupplungswitchable
clutch
-
4848
-
schaltbare
Kupplungswitchable
clutch
-
Ee
-
Getriebeeingangtransmission input
-
AA
-
Getriebeausgangtransmission output