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WO2008154897A2 - Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer übersetzung - Google Patents

Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer übersetzung Download PDF

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WO2008154897A2
WO2008154897A2 PCT/DE2008/000976 DE2008000976W WO2008154897A2 WO 2008154897 A2 WO2008154897 A2 WO 2008154897A2 DE 2008000976 W DE2008000976 W DE 2008000976W WO 2008154897 A2 WO2008154897 A2 WO 2008154897A2
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WO
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gear
variator
shaft
clutch
output
Prior art date
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Ceased
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PCT/DE2008/000976
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English (en)
French (fr)
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WO2008154897A3 (de
Inventor
Andreas Triller
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Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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Publication date
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Priority to DE112008001251T priority patent/DE112008001251A5/de
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Publication of WO2008154897A3 publication Critical patent/WO2008154897A3/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F16H2037/0866—Power-split transmissions with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F16H2037/0873—Power-split transmissions with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft with switching means, e.g. to change ranges

Definitions

  • the invention relates to a vehicle transmission with continuously variable transmission ratio and a CVT variator (variator with continuously variable ratio) whose range is traversed in opposite directions with continuous change in the transmission ratio in two continuously adjoining transmission ranges.
  • I 2 transmissions Transmissions of the type described above are also known as so-called I 2 transmissions, where I indicates the translation of the variator and the 2 indicates that the transmission range of the variator is passed through twice.
  • the invention has for its object to provide such an I 2 transmission, which allows for a compact design, a high drive torque and a large spread.
  • a first embodiment of a continuously variable transmission vehicular transmission according to the invention includes a CVT variator having two variator shafts, an input shaft selectively engageable with one or the other variator shaft, and an output shaft selectively engageable with one or the other variator shaft Rotary engagement can be brought, such that two forward driving ranges with mutually opposite torque transmission direction of the CVT variator are present, the transmission ranges continuously connect to each other.
  • the CVT variator may be a belt pulley wrapper, wherein in the aforementioned embodiment of the vehicle transmission, the input shaft and the output shaft are advantageously coaxially disposed on opposite sides of the variator between its pulley pairs. For a compact design of the vehicle transmission is achieved.
  • a first gear is arranged on the input shaft, which is rotationally connected to the first variator connected third gear in rotational engagement, and arranged on the input shaft, a second gear, with the second variator and with a on the output shaft arranged fourth gear is in rotational engagement, wherein the first and second gear via a clutch to the input shaft and the third and fourth gear via a clutch to the output shaft rotatably coupled, and on the input shaft via a reverse clutch to the input shaft is disposed rotatably engageable reverse gear, which is about an intermediate gear with a rotatably connected to the first variator shaft fifth gear in rotational engagement.
  • the output shaft is arranged coaxially with the second variator shaft on one side of the variator, the input shaft protrudes through the variator, and the reverse gear is disposed on the side of the variator remote from the output shaft.
  • Another inventive vehicle transmission with continuously variable transmission includes a CVT variator with a first and a second variator shaft, an input shaft which is engageable via a first clutch in a rotationally fixed engagement with an intermediate shaft or via a second clutch with an intermediate shaft mounted on the intermediate gear, that is in rotationally fixed engagement with the first variator shaft, which intermediate shaft is in rotationally fixed engagement with the second variator, a third clutch, by means of which the intermediate gear rotatably coupled to an output gear, a fourth clutch, by means of which the output gear rotatably coupled to the intermediate shaft , and a reverse clutch, by means of which the output gear is rotatably coupled to the second variator shaft.
  • Another power split automatic transmission with continuously variable transmission includes an input planetary gear connected to an input shaft connected to an output shaft of an output planetary gear via a CVT variator provided with first and second variator shafts and at least three Clutches and at least one brake, by the operation of the R levels, N, Low, Med and High can be switched, the planet carrier is connected to the input shaft, the sun gear of the input planetary gear rotatably connected to the first variator, the sun gear of the output planetary gear rotatably is connected to the second variator, the ring gear rotatably connected to a ring gear, which is rotatably connected to a Hohlradwellenenzahnrad which meshes via a reverse gear with a third Variatorwel- lenzradrad a first variator shaft gear carried by the first variator shaft is meshed with a first reversing intermediate shaft gear meshing with planet carrier teeth of the planetary carrier of an output planetary gear, one ring gear is connected to the output shaft, a variator shaft gear carried by the
  • Figure 1 is a schematic diagram of a first embodiment of an inventive
  • FIG. 2 a representation of the gear ratio as a function of the variator ratio in the various driving ranges
  • FIGS. 3, 5 and 7 of FIG. 1 are similar representations of various embodiments of a
  • FIGs 4, 6 and 8 of Figure 2 are similar representations for the transmission according to Figures 3, 5 and 7.
  • a transmission according to the invention has an input shaft 10 which can be driven, for example, by an internal combustion engine, not shown, and an output shaft 12 for driving a vehicle (not shown).
  • a CVT variator 14 with two variator shafts 16 and 18 is arranged between the input shaft 10 and the output shaft 12.
  • the ratio between the variator shafts 16 and 18 can be varied continuously within the spreading range of the variator.
  • the variator 14 is a cone pulley wrap variator known per se in terms of its construction, with two pairs of conical disks, which are looped around by a looping means. By opposing change in the distance between the two conical disk pairs, the translation is changeable.
  • One of the conical disk pairs rotates synchronously with the associated variator shaft.
  • the input shaft 10 and the output shaft 12 are arranged coaxially with each other on different sides of the variator 14 between the cone pulley pairs.
  • a reverse gear 20 On the input shaft 10, a reverse gear 20, a first forward gear 22 and a second forward gear 24 are supported. Each of the gears 20, 22, 24 can be brought into rotationally fixed engagement with the input shaft 10 via an associated clutch KR, K1 and K2.
  • the reverse gear 20 meshes via an intermediate gear 26 with a rotatably connected to the first variator 16 gear 28.
  • the first forward gear 22 meshes with another rotatably connected to the first variator 16 gear 30.
  • the second forward gear 24 meshes with a rotationally fixed to the second Variator shaft 18 connected gear 32nd
  • two gears 34 and 36 are mounted, each rotatably via a clutch K3 or K4 with the output shaft 12 can be coupled.
  • the toothed wheel 34 meshes with a toothed wheel 38 connected in a rotationally fixed manner to the first variator shaft 16.
  • the toothed wheel 36 meshes with a toothed wheel 40 which is connected in a rotationally fixed manner to the second variator shaft 18.
  • the matrix on the top left in FIG. 1 indicates the positions of clutches KR, K1, K2, K3 and K4 for different travel ranges R, N, Low and High.
  • An "X" means each closed clutch, a "-" means opened clutch.
  • FIG. 2 shows the translation of the overall transmission "i-total transmission” in response to the translation of the variator "i-variator” for the different driving ranges.
  • the variator spread is first traversed from UD (Underdrive) to OD (Overdrive) until the clutches K1 and K4 can be opened and clutches K2 and K3 can be closed at the synchronization point without the ratio of the overall transmission changing
  • the driving range "High” (H) is traversed by changing the ratio of the variator in the direction from OD to UD.
  • the Variatorsp Sandersung is used twice, so that the translation of the overall transmission gets a sufficiently high spread.
  • the driving range "Rev" (R) in which the clutches KR and K4 are closed, the ratio of the variator is changed from UD to OD for speed increase.
  • FIGS. 3 and 4 which correspond to FIGS. 1 and 2 with regard to the manner of their representation, a further embodiment of a device according to the invention will be described below. explained drive, wherein like reference numerals as in Figure 1 to those of Figure 1 functionally identical parts interpret.
  • the input shaft 10 extends through the CVT variator 14 and the output shaft 12 is arranged coaxially with its second variator shaft 18 on one side of the CVT variator 14.
  • a first gear 50 and axially spaced therefrom a second gear 52 are mounted, wherein the first gear 50 is in rotational engagement with a third gear 54 which is rotatably connected to the first variator shaft 16 and a conical disk of the associated cone pulley pair.
  • the second gear 52 is in rotational engagement with a fourth gear 56 which is mounted on the output shaft 12, and is further in rotational engagement with the second variator 18 and a non-rotatably connected to the second variator 18 gear 58th
  • the first gear 50 is rotatably coupled via a clutch K1 with the input shaft 10.
  • the second gear 52 is rotatably coupled via a clutch K2 with the input shaft 10.
  • the third gear 54 and fourth gear 56 via corresponding clutches K3 and K4 with the output shaft 12 rotatably coupled.
  • a reverse gear 60 is mounted, which is via an intermediate gear 62 in rotary engagement with the first variator 16 and a rotatably connected thereto gear.
  • the reverse gear 60 can be rotatably connected to the input shaft 10 via a clutch KR.
  • the clutches K1 and K4 are closed so that torque is transmitted from the input shaft 10 to the first variator shaft 16, from there to the second variator shaft 18 and from there due to the closed clutch K4 via the gears 58, 52 and 56th on the output shaft 12.
  • the clutches K2 and K3 are closed, so that the torque transmission from the output shaft 10 to the second Variatorwelie 18 and from there via the first variator 16 due to the closed clutch K3 takes place on the output shaft 12.
  • Figure 4 shows the translation of the transmission i-total transmission in dependence on the ratio of the variator i-variator for the different driving ranges.
  • the range Low is traversed with decreasing gear ratio by the variator ratio changing from OD to UD.
  • the High section is traversed by changing the variator ratio from UD to OD.
  • FIG. 5 shows a similar to Figures 1 and 3 representation of a modified embodiment of a transmission.
  • the transmission includes a CVT variator 14 having a first variator shaft 16 and a second variator shaft 18. Further, the transmission includes an input shaft 10 and a coaxially with the input shaft 10 arranged intermediate shaft 70, with the rotatably a connecting gear 72 is connected, which with a toothing meshes, which is formed on a rotatably connected to the second variator 18 toothing.
  • the input shaft 10 is rotatably connected via a first clutch K1 with the intermediate shaft 70 or via a second clutch K2 rotatably connected to an intermediate gear 74, which is mounted on the intermediate shaft 70.
  • the connecting gear 74 meshes with a non-rotatably connected to the first variator 16 gear 76.
  • the intermediate gear 74 is rotatably connected via a third clutch K3 with a driven or output gear 78 which is mounted on the intermediate shaft 70 and rotatably connected via a fourth clutch K4 with the intermediate shaft 70 can be coupled.
  • a reverse gear 80 is mounted, which is rotatably connected via a reverse clutch KR with the second variator and connectable with another gear 80, which in turn meshes with the output gear 78.
  • the table at the top left in Fig. 5 shows the position of said clutches in the different driving ranges of the transmission.
  • X denotes the closed position of the respective clutch.
  • the torque is transmitted from the input shaft 10 to the first variator shaft 16, from there to the second variator shaft 18 and from there via the closed clutch KR to the output gear 78, from where the torque is transmitted to the further vehicle drive train.
  • FIG. 6 shows how the possible variator spread is doubly passed to achieve a high gear spread by first changing the variator spread in the "low" range from UD to OD, then opening the clutches K2 and K4 at the synchronization point and closing the clutches K1 and K3 so that the variator spread in the subsequent high range is traversed from OD to UD.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a continuously variable transmission automatic transmission according to the invention, which operates with power split and has three forward driving ranges.
  • An input shaft 110 is connected to the carrier of an input planetary gear 112.
  • the input planetary gear 112 distributes the power transmitted from the drive to the input shaft 110 to two power branches.
  • the ring gear 126 of the input planetary gear 112 and the sun gear 120 are connected to the drive of the CVT variator 114 and thus to an output planetary gear 113 via a gear pair formed by a ring gear 130 and a third variator shaft 143.
  • the variator shafts 125 and 138 of the CVT variator 114 are connected via gear pairs to the output shaft 116 and the output planetary gear 13.
  • gear pairings are first formed from a first variator gear 140 connectably mounted on the variator shaft 125, and a second variator gear 142 rotatably mounted on the variator shaft 125, the variator gear 140 engaging a first reverse idler gear 152 and the variator gear 142 having a second intermediate idler gear 154 is engaged, which are rotatably mounted on an intermediate shaft 155.
  • the torque is finally transferred further via the first reversing intermediate shaft gear 152 to a planetary carrier gear 176.
  • the torque can be transmitted via a planet carrier 118 ' on a ring gear 126, to be finally tapped on the output shaft 116.
  • the torque from the second reversing intermediate shaft gear 154 can be transmitted to a first output shaft gear 132 which is rotatably connected to the output shaft 116.
  • the individual circuits for the gear stages are realized by means of claw or multi-plate clutches K1, K2, K3 and a brake BR.
  • the table at the top left in FIG. 7 shows the position of the brake BR and the clutches K1, K2 and K3 in the different driving ranges backwards (R), neutral (N), low, Med and high.
  • an X means the closed position of the brake or the respective clutch.
  • the spread of the variator 114 is used in triplicate when passing through the three ranges Low, Med and High, wherein at a synchronization point in the range of the OD from the range Low to the range Med and at a synchronization point in the range of the UD is switched from the area Med to the high area.
  • CVT variator 116 first variator shaft first variator shaft 118 second variator shaft second variator shaft 118 'planet carrier

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Abstract

Ein Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung enthält einen CVT-Variator (14) mit zwei Variatorwellen (16, 18), eine Eingangswelle (10), die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Drehgriff bringbar ist, und eine Ausgangswelle (12), die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Drehgriff bringbar ist, derart, dass zwei Vorwärtsfahrbereiche mit zueinander entgegen gesetzter Drehmomentübertragungsrichtung des CVT-Variators vorhanden sind, deren Übersetzungsbereiche stetig aneinander anschliessen.

Description

Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung und einem CVT-Variator (Variator mit stufenlos veränderbarer Übersetzung) dessen Spreizungs- bereich bei kontinuierlicher Veränderung der Getriebeübersetzung in zwei stetig aneinander anschließenden Übersetzungsbereichen gegenläufig durchfahren wird.
Getriebe der vorstehend beschriebenen Bauart sind auch als sogenannte I2-Getriebe bekannt, wobei I auf die Übersetzung des Variators hindeutet und die 2 darauf hindeutet, dass der Übersetzungsbereich des Variators zweifach durchfahren wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches I2-Getriebe zu schaffen, das bei kompakter Bauweise ein hohes Antriebsmoment und eine große Spreizung ermöglicht.
Lösungen dieser Aufgabe werden mit Fahrzeuggetriebe gemäß den nachfolgenden unabhängigen Patentansprüchen erzielt.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der jeweiligen erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebe gerichtet, auf die die Unteransprüche rückbezogen sind.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung enthält einen CVT-Variator mit zwei Variatorwellen, eine Eingangswelle, die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Dreheingriff bringbar ist, und eine Ausgangswelle, die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Dreheingriff bringbar ist, derart, dass zwei Vorwärtsfahrbereiche mit zueinander entgegengesetzter Drehmomentübertragungsrichtung des CVT-Variators vorhanden sind, deren Übersetzungsbereiche stetig aneinander anschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind auf der Eingangswelle ein mit einer ersten Variatorwelle über ein Zwischenzahnrad in Dreheingriff befindliches und mit der Eingangswelle über eine Rückwärtskupplung drehfest kuppelbares Rückwärtszahnrad und zwei Vorwärtszahnräder gelagert, die mit der ersten Variatorwelle über je eine Kupplung drehfest kuppelbar sind, und sind auf der Ausgangswelle zwei Zahnräder gelagert, von denen das eine mit der ersten Variatorwelle und das andere mit der zweiten Variatorwelle in Dreheingriff ist und die über je eine Kupplung mit je einer der Variatorwellen drehfest kuppelbar sind.
Der CVT-Variator kann ein Kegelscheibenumschlingungsvariator sein, wobei bei der vorgenannten Ausführungsform des Fahrzeuggetriebes die Eingangswelle und die Ausgangswelle vorteilhafterweise gleichachsig auf entgegen gesetzten Seiten des Variators zwischen dessen Kegelscheibenpaaren angeordnet sind. Damit wird eine kompakte Bauweise des Fahrzeuggetriebes erzielt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebes ist auf der Eingangswelle ein erstes Zahnrad angeordnet, das mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle verbundenen dritten Zahnrad in Dreheingriff ist, und auf der Eingangswelle ein zweites Zahnrad angeordnet, das mit der zweiten Variatorwelle und mit einem auf der Ausgangswelle angeordneten vierten Zahnrad in Dreheingriff ist, wobei das erste und zweite Zahnrad über je eine Kupplung mit der Eingangswelle und das dritte und vierte Zahnrad über je eine Kupplung mit der Ausgangswelle drehfest kuppelbar sind, und auf der Eingangswelle ein über eine Rückwärtskupplung mit der Eingangswelle in Dreheingriff bringbares Rückwärtszahnrad angeordnet ist, das über ein Zwischenzahnrad mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle verbundenen fünften Zahnrad in Dreheingriff ist.
Bevorzugt ist bei der vorgenannten Ausführungsform die Ausgangswelle gleichachsig mit der zweiten Variatorwelle auf einer Seite des Variators angeordnet, ragt die Eingangswelle durch den Variator hindurch und ist das Rückwärtszahnrad auf der von der Ausgangswelle abgewandten Seite des Variators angeordnet.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung enthält einen CVT-Variator mit einer ersten und einer zweiten Variatorwelle, einer Eingangswelle, die über eine erste Kupplung in drehfesten Eingriff mit einer Zwischenwelle oder über eine zweite Kupplung mit einem auf der Zwischenwelle gelagerten Zwischenzahnrad bringbar ist, das in drehfestem Eingriff mit der ersten Variatorwelle ist, welche Zwischenwelle in drehfestem Eingriff mit der zweiten Variatorwelle ist, eine dritte Kupplung, mittels der das Zwischenzahnrad drehfest mit einem Ausgangszahnrad kuppelbar ist, eine vierte Kupplung, mittels der das Ausgangszahnrad drehfest mit der Zwischenwelle kuppelbar ist, und eine Rückwärtskupplung, mittels der das Abtriebszahnrad drehfest mit der zweiten Variatorwelle kuppelbar ist. Ein weiteres, mit Leistungsverzweigung arbeitendes, automatisches Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung enthält ein mit einer Eingangswelle verbundenes Eingangsplanetengetriebe, das über einen mit einer ersten und einer zweiten Variatorwelle versehenen CVT-Variator und wenigstens einer Zahnradpaarung mit einer Ausgangswelle eines Ausgangsplanetengetriebes verbunden ist, und wenigstens drei Kupplungen und mindestens einer Bremse, durch deren Betätigung die Fahrstufen R, N, Low, Med und High geschaltet werden können, wobei der Planetenträger mit der Eingangswelle verbunden ist, das Sonnenrad des Eingangsplanetengetriebes drehfest mit der ersten Variatorwelle verbunden ist, das Sonnenrad des Ausgangsplanetengetriebes drehfest mit der zweiten Variatorwelle verbunden ist, das Hohlrad drehfest mit einer Hohlradwelle verbunden ist, die drehfest mit einem Hohl- radwellenzahnrad verbunden ist, das über ein Umkehrzahnrad mit einem dritten Variatorwel- lenzahnrad kämmt, ein erstes, von der ersten Variatorwelle getragenes Variatorwellenzahnrad mit einem ersten Umkehrzwischenwellenzahnrad kämmt, das mit einer Planetenträgerverzahnung des Planetenträgers eines Ausgangsplanetengetriebes kämmt, ein Hohlrad mit der Ausgangswelle verbunden ist, ein von der ersten Variatorwelle zweites getragenes Variatorwellenzahnrad mit einem zweiten Umkehrzwischenwellenzahnrad kämmt, das mit einem ersten Ausgangswellenzahnrad kämmt, das mit der Ausgangswelle drehfest verbunden ist, das zweite Variatorwellenzahnrad über eine erste Kupplung mit der ersten Variatorwelle verbindbar ist, der Planetenträger des Ausgangsplanetengetriebes über eine zweite Kupplung mit der zweiten Variatorwelle verbindbar ist, das erste Variatorwellenzahnrad über eine dritte Kupplung mit der ersten Variatorwelle verbindbar ist, und ein erstes Umkehrzwischenwellenzahnrad mit der Bremse festbremsbar ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit einer Matrix der Stellungen von in dem Getriebe enthaltenen Kupplungen in verschiedenen Fahrbereichen des Getriebes und Skizzen des Getriebes in den verschiedenen Fahrbereichen;
Figur 2 eine Darstellung der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von der Variatorübersetzung in den verschiedenen Fahrbereichen; - A - Figur 3, 5 und 7 der Figur 1 ähnliche Darstellungen verschiedener Ausführungsformen eines
Getriebes und
Figur 4, 6 und 8 der Figur 2 ähnliche Darstellungen für die Getriebe gemäß Figuren 3, 5 und 7.
Gemäß Figur 1, insbesondere dem rechten Teil der Figur 1, weist ein erfindungsgemäßes Getriebe eine beispielsweise von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine antreibbare Eingangswelle 10 und eine Ausgangswelle 12 zum Antrieb eines nicht dargestellten Fahrzeugs auf. Zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 ist ein CVT-Variator 14 mit zwei Variatorwellen 16 und 18 angeordnet. Die Übersetzung zwischen den Variatorwellen 16 und 18 kann innerhalb des Spreizungsbereiches des Variators kontinuierlich verändert werden. Im dargestellten Beispiel ist der Variator 14 ein in seinem Aufbau an sich bekannter Kegelscheibenumschlingungsvariator mit zwei Kegelscheibenpaaren, die von einem Um- schlingungsmittel umschlungen werden. Durch gegensinnige Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren ist die Übersetzung veränderbar. Je eines der Kegelscheibenpaare dreht synchron mit der zugehörigen Variatorwelle. Gemäß Figur 1 sind die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 gleichachsig miteinander auf verschiedenen Seiten des Variators 14 zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordnet.
Auf der Eingangswelle 10 sind ein Rückwärtszahnrad 20, ein erstes Vorwärtszahnrad 22 und ein zweites Vorwärtszahnrad 24 gelagert. Jedes der Zahnräder 20, 22, 24 ist über eine zugehörige Kupplung KR, K1 und K2 mit der Eingangswelle 10 in drehfesten Eingriff bringbar.
Das Rückwärtszahnrad 20 kämmt über ein Zwischenzahnrad 26 mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle 16 verbundenen Zahnrad 28. Das erste Vorwärtszahnrad 22 kämmt mit einem weiteren, drehfest mit der ersten Variatorwelle 16 verbundenen Zahnrad 30. Das zweite Vorwärtszahnrad 24 kämmt mit einem drehfest mit der zweiten Variatorwelle 18 verbundenen Zahnrad 32.
Auf der Ausgangswelle 12 sind zwei Zahnräder 34 und 36 gelagert, die je über eine Kupplung K3 bzw. K4 drehfest mit der Ausgangswelle 12 kuppelbar sind. Das Zahnrad 34 kämmt mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle 16 verbundenem Zahnrad 38. Das Zahnrad 36 kämmt mit einem drehfest mit der zweiten Variatorwelle 18 verbundenem Zahnrad 40. Die Matrix links oben in Figur 1 gibt die Stellungen Kupplungen KR, K1 , K2, K3 und K4 für unterschiedliche Fahrbereiche R, N, Low und High an. Ein „X" bedeutet jeweils geschlossene Kupplung. Ein „-„ bedeutet geöffnete Kupplung.
In einem stark übersetzten Fahrbereich „Low" sind die Kupplungen K1 und K4 geschlossen und die anderen Kupplungen geöffnet. Gemäß der Skizze „Low" links unten in Fig. 1 erfolgt im „Low"-Bereich der Drehmomentfluss von der Eingangswelle 10 über die geschlossene Kupplung K1 und das erste Vorwärtszahnrad 22 in die erste Variatorwelle 16, von dort über das Umschlingungsmittel in die zweite Variatorwelle 18 und von dort mittels der geschlossenen Kupplung K4 über das Zahnrad 36 in die Ausgangswelle 12.
Im länger übersetzten „High"-Bereich sind die Kupplungen K2 und K3 geschlossen, so dass der Drehmomentfluss von der Eingangswelle über das zweite Vorwärtszahnrad 24 in die zweite Variatorwelle 18, von dort in die erste Variatorwelle 16 und von dieser mittels der geschlossenen Kupplung K3 in die Ausgangswelle 12 erfolgt.
Im Rückwärtsfahrbereich, in dem Kupplungen KR und K4 geschlossen sind, erfolgt der Drehmomentfluss von der Eingangswelle 10 über das Zwischenzahnrad 26 in die erste Variatorwelle 16, von dieser zur zweiten Variatorwelle 18 und von dieser wegen der geschlossenen K4 in die Ausgangswelle 12.
Figur 2 zeigt die Übersetzung des Gesamtgetriebes „i-Gesamtgetriebe" in Abhängigkeit von der Übersetzung des Variators „i-Variator" für die verschiedenen Fahrbereiche. Im Bereich „Low" (L) wird die Variatorspreizung zunächst von UD (Underdrive) zu OD (Overdrive) durchfahren, bis im Synchronpunkt die Kupplungen K1 und K4 geöffnet und Kupplungen K2 und K3 geschlossen werden können, ohne dass sich die Übersetzung des Gesamtgetriebes ändert. Anschließend wird der Fahrbereich „High" (H) durchfahren, indem die Übersetzung des Variators in Richtung vom OD zu UD geändert wird. Wie ersichtlich, wird die Variatorspreizung zweifach genutzt, damit die Übersetzung des Gesamtgetriebes eine ausreichend hohe Spreizung bekommt. Im Fahrbereich „Rev" (R), in dem die Kupplungen KR und K4 geschlossen sind, wird die Übersetzung des Variators von UD in Richtung OD für eine Geschwindigkeitsvergrößerung geändert.
Anhand der Figuren 3 und 4, die hinsichtlich ihrer Darstellungsart den Figuren 1 und 2 entsprechen, wird im Folgenden eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ge- triebes erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 auf mit denen der Figur 1 funktional gleiche Teile deuten.
Im Unterschied zur Figur 1 durchragt bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 die Eingangswelle 10 den CVT-Variator 14 und ist die Ausgangswelle 12 auf einer Seite des CVT-Variators 14 gleichachsig mit dessen zweiter Variatorwelle 18 angeordnet.
Auf der Eingangswelle 10 sind ein erstes Zahnrad 50 und axial davon beabstandet ein zweites Zahnrad 52 gelagert, wobei das erste Zahnrad 50 in Dreheingriff mit einem dritten Zahnrad 54 ist, das drehfest mit der ersten Variatorwelle 16 bzw. einer Kegelscheibe des zugehörigen Kegelscheibenpaars verbunden ist.
Das zweite Zahnrad 52 ist in Dreheingriff mit einem vierten Zahnrad 56, das auf der Ausgangswelle 12 gelagert ist, und ist weiter in Dreheingriff mit der zweiten Variatorwelle 18 bzw. einem mit der zweiten Variatorwelle 18 drehfest verbundenem Zahnrad 58.
Das erste Zahnrad 50 ist über eine Kupplung K1 drehfest mit der Eingangswelle 10 kuppelbar. Das zweite Zahnrad 52 ist über eine Kupplung K2 drehfest mit der Eingangswelle 10 kuppelbar. Ähnlich sind das dritte Zahnrad 54 und vierte Zahnrad 56 über zugehörige Kupplungen K3 und K4 mit der Ausgangswelle 12 drehfest kuppelbar.
Auf dem von den Zahnrädern 50 und 52 abgewandten Ende der Eingangswelle 10 ist ein Rückwärtszahnrad 60 gelagert, das über ein Zwischenrad 62 in Dreheingriff mit der ersten Variatorwelle 16 bzw. einem mit diesem drehfest verbundenen Zahnrad ist. Das Rückwärtszahnrad 60 kann über eine Kupplung KR drehfest mit der Eingangswelle 10 verbunden werden.
In der links oben in Figur 3 dargestellten Matrix sind wiederum die Betriebszustände der Kupplungen für die Fahrbereiche des Getriebes dargestellt.
Im Low-Fahrbereich sind die Kupplungen K1 und K4 geschlossen, so dass von der Eingangswelle 10 Drehmoment auf die erste Variatorwelle 16 übertragen wird, von dieser auf die zweite Variatorwelle 18 und von dieser wegen der geschlossenen Kupplung K4 über die Zahnräder 58, 52 und 56 auf die Ausgangswelle 12. Im High-Betriebsbereich sind die Kupplungen K2 und K3 geschlossen, so dass die Drehmomentübertragung von der Ausgangswelle 10 auf die zweite Variatorwelie 18 und von dort über die erste Variatorwelle 16 wegen der geschlossenen Kupplung K3 auf die Ausgangswelle 12 erfolgt.
Im Rückwärtsfahrbereich Rev sind die Kupplungen KR und K4 geschlossen, so dass die Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 10 über das Zwischenrad 62 auf die erste Variatorwelle 16, von dieser auf die zweite Variatorwelle 18 und von dieser über die Zahnräder 58, 52 und 12 wegen der geschlossenen Kupplung K4 auf die Ausgangswelle 12 erfolgt.
Figur 4 zeigt die Übersetzung des Getriebes i-Gesamtgetriebe in Abhängigkeit von der Übersetzung des Variators i-Variator für die unterschiedlichen Fahrbereiche. Im Gegensatz zu dem Getriebe gemäß Figur 1 wird bei dem Getriebe gemäß Figur 3 der Bereich Low mit abnehmender Getriebeübersetzung durchfahren, indem die Variatorübersetzung sich von OD nach UD ändert. Der Bereich High wird durchfahren, indem die Variatorübersetzung sich von UD nach OD ändert.
Figur 5 zeigt eine den Figuren 1 und 3 ähnliche Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform eines Getriebes. Das Getriebe enthält einen CVT-Variator 14 mit einer ersten Variatorwelle 16 und einer zweiten Variatorwelle 18. Weiter enthält das Getriebe eine Eingangswelle 10 und eine gleichachsig mit der Eingangswelle 10 angeordnete Zwischenwelle 70, mit der drehfest ein Verbindungszahnrad 72 verbunden ist, das mit einer Verzahnung kämmt, die an einem drehfest mit der zweiten Variatorwelle 18 verbundenen Verzahnung ausgebildet ist.
Die Eingangswelle 10 ist über eine erste Kupplung K1 drehfest mit der Zwischenwelle 70 verbindbar oder über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Zwischenzahnrad 74 verbindbar, das auf der Zwischenwelle 70 gelagert ist. Das Verbindungszahnrad 74 kämmt mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle 16 verbundenen Zahnrad 76.
Das Zwischenzahnrad 74 ist über eine dritte Kupplung K3 drehfest mit einem Abtrieb- bzw. Ausgangszahnrad 78 verbunden, das auf der Zwischenwelle 70 gelagert ist und über eine vierte Kupplung K4 drehfest mit der Zwischenwelle 70 kuppelbar ist.
Auf der zweiten Variatorwelle 18 ist ein Rückwärtszahnrad 80 gelagert, das über eine Rückwärtskupplung KR drehfest mit der zweiten Variatorwelle verbindbar ist und mit einem weiteren Zahnrad 80 kämmt, das wiederum mit dem Ausgangszahnrad 78 kämmt. Die Tabelle links oben in Fig. 5 zeigt die Stellung der genannten Kupplungen in den verschiedenen Fahrbereichen des Getriebes. Mit X ist wiederum die geschlossene Stellung der jeweiligen Kupplung bezeichnet.
Die drei Darstellungen links unten in Figur 5 zeigen den Drehmomentfluss des Getriebes in den verschiedenen Fahrbereichen A:
Im stark übersetzten „Low"-Bereich, in dem die Kupplungen K2 und K4 geschlossen sind, wird das auf die Eingangswelle 10 wirkende Antriebsmoment über das Zwischenzahnrad 74 auf die erste Variatorwelle 16, über das Umschlingungsmittel des Variators auf die zweite Variatorwelle 18 und von dort auf die Zwischenwelle 70 und von dieser auf das Abtriebs- bzw. Ausgangszahnrad 78 übertragen.
Im niedriger übersetzten „High"-Fahrbereich, in dem die Kupplungen K1 und K3 geschlossen sind, wird das über die Eingangswelle 10 wirkende Antriebsmoment auf die Zwischenwelle 70, von dieser über das Verbindungszahnrad 72 auf die zweite Variatorwelle 18, von dort auf die erste Variatorwelle 16 und von dieser über das Zwischenzahnrad 74 und die geschlossenen Kupplung K3 auf das Ausgangszahnrad 78 übertragen.
Im Rückwärtsfahrbereich Rev wird das Drehmoment von der Eingangswelle 10 auf die erste Variatorwelle 16, von dieser auf die zweite Variatorwelle 18 und von dieser über die geschlossene Kupplung KR auf das Ausgangszahnrad 78 übertragen, von wo aus das Drehmoment in den weiteren Fahrzeugantriebstrang übertragen wird.
Figur 6 zeigt, wie die mögliche Variatorspreizung zum Erreichen einer hohen Getriebespreizung zweifach durchfahren wird, indem die Variatorspreizung im Bereich „Low" zunächst von UD auf OD geändert wird, dann im Synchronpunkt die Kupplungen K2 und K4 geöffnet und die Kupplungen K1 und K3 geschlossen werden, so dass die Variatorspreizung im anschließenden High-Bereich von OD nach UD durchfahren wird.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Fahrzeuggetriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, das mit Leistungsverzweigung arbeitet und drei Vorwärtsfahrbereiche aufweist. Eine Eingangswelle 110 ist mit dem Träger eines Eingangsplanetengetriebes 112 verbunden ist. Das Eingangsplanetengetriebe 112 verteilt die vom Antrieb auf die Eingangswelle 110 übertragene Leistung auf zwei Leistungszweige. Das Hohlrad 126 des Eingangsplanetengetriebes 112 bzw. das Sonnenrad 120 ist über eine Zahnradpaarung, die aus einem Hohlrad- wellenzahnrad 130 und einem dritten Variatorwellenzahnrad 143 gebildet wird, mit dem Antrieb des CVT-Variators 114 und damit mit einem Ausgangsplanetengetriebe113 verbunden. Die Variatorwellen 125 und 138 des CVT-Variators 114 sind über Zahnradpaarungen mit der Ausgangswelle 116 und dem Ausgangsplanetengetriebei 13 verbunden.
Diese Zahnradpaarungen werden zunächst aus einem ersten, auf der Variatorwelle 125 verbindbar angeordneten Variatorwellenzahnrad 140, und einem zweiten drehfest auf der Variatorwelle 125 angeordneten Variatorwellenzahnrad 142 gebildet, wobei das Variatorwellenzahnrad 140 mit einem ersten Umkehrzwischenwellenzahnrad 152 in Eingriff und das Variatorwellenzahnrad 142 mit einem zweiten Umkehrzwischenwellenzahnrad 154 in Eingriff steht, die auf einer Zwischenwelle 155 drehbar angeordnet sind. Das Moment wird schließlich weiter über das erste Umkehrzwischenwellenzahnrad 152 auf eine Planetenträgerverzahnung 176 übertragen. Danach kann das Moment über einen Planetenträger 118' auf ein Hohlrad 126 übertragen werden, um schließlich an der Ausgangswelle 116 abgegriffen zu werden. Je nach Schaltstellung der Kupplungen K1 und K3 kann aber auch das Moment vom zweiten Umkehrzwischenwellenzahnrad 154 auf ein erstes Ausgangswellenzahnrad 132 übertragen werden, das drehfest mit der Ausgangswelle 116 verbunden ist.
Die einzelnen Schaltungen für die Getriebestufen werden mit Hilfe von Klauen- oder Lamellenkupplungen K1, K2, K3 sowie einer Bremse BR realisiert.
Die Tabelle links oben in Figur 7 zeigt die Stellung der Bremse BR und der Kupplungen K1, K2 und K3 in den verschiedenen Fahrbereichen rückwärts (R), neutral (N), Low, Med und High. Dabei bedeutet wiederum ein X die Schließstellung der Bremse bzw. der jeweiligen Kupplung.
Die Skizzen unten in Figur 7 zeigen die Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 110 auf die Ausgangswelle 116.
Im stark übersetzten Niedrigfahrbereich „Low" ist lediglich die Kupplung K1 geschlossen, so dass das Drehmoment von der Variatorwelle 125 über das zweite Umkehrzwischenwellen- zahnrad 154 auf das erste Ausgangswellenzahnrad 132 bzw. Ausgangswelle 116 übertragen wird.
Im länger übersetzten mittleren Fahrbereich „Med" ist lediglich die Kupplung K2 geschlossen, so dass das von der Eingangswelle 110 über das Eingangsplanetengetriebe 112 auf die Variatorwellen übertragenen Drehmoment von der Variatorwelle 138 über das Ausgangsplanetengetriebe 113 auf die Ausgangswelle 116 übertragen wird.
Im noch länger übersetzten Fahrbereich „High" ist lediglich die Kupplung K3 geschlossen, so dass das Drehmoment von der Variatorwelle 125 über die geschlossene Kupplung K3 auf das erste Variatorwellenzahnrad 140 und von dort über das erste Umkehrzwischenwellenzahnrad 152 auf den Planetenträger 118' des Ausgangsplanetengetriebes 113 übertragen wird, dessen Hohlrad drehfest mit der Ausgangswelle 116 verbunden ist.
Im Rückwärtsfahrbereich Rev ist lediglich die Bremse BR geschlossen, die das erste Umkehrzwischenwellenzahnrad 152 festbremst, so dass das Drehmoment von der Variatorwelle 138 über das Ausgangsplanetengetriebe 113 bei feststehendem Planetenträger 118' auf die Ausgangswelle 116 übertragen wird.
Wie aus Figur 8 ersichtlich, wird die Spreizung des Variators 114 beim Durchfahren der drei Bereiche Low, Med und High dreifach genutzt, wobei an einem Synchronpunkt im Bereich des OD vom Bereich Low auf den Bereich Med umgeschaltet wird und bei einem Synchronpunkt im Bereich des UD vom Bereich Med auf den Bereich High umgeschaltet wird.
Bezugszeichenliste
Eingangswelle 113 Ausgangsplanetengetriebe
Ausgangswelle 114 CVT-Variator
CVT-Variator 116 erste Variatorwelle erste Variatorwelle 118 zweite Variatorwelle zweite Variatorwelle 118' Planetenträger
Rückwärtszahnrad 120 Sonnenrad
, erstes Vorwärtszahnrad 120' Sonnenrad zweites Vorwärtszahnrad 122 Sonnenradwelle
Zwischenzahnrad 122' Sonnenradwelle
Zahnrad 125 erste Variatorwelle
Zahnrad 126 Hohlrad
Zahnrad 126' Hohlrad
Zahnrad 128 Hohlradwelle
Zahnrad 130 Hohlradwellenzahnrad
Zahnrad 132 erstes Ausgangswellenzahnrad
Zahnrad 134 zweites Ausgangswellenzahnerstes Zahnrad rad zweites Zahnrad 138 zweite Variatorwelle drittes Zahnrad 140 erstes Variatorwellenzahnrad viertes Zahnrad 142 zweites Variatorwellenzahnrad
Zahnrad 143 drittes Variatorwellenzahnrad
Rückwärtszahnrad 144 viertes Variatorwellenzahnrad
Zwischenwelle 145 fünftes Variatorwellenzahnrad
Verbindungszahnrad 152 erstes Umkehrzwischenwellen-
Zwischenzahnrad zahnrad
Zahnrad 153 Umkehrzahnrad
Ausgangszahnrad 154 zweites Umkehrzwischenwell
Rückwärtszahnrad enzahnrad
Zahnrad 155 Zwischenwelle
Eingangswelle 155' Zwischenwelle
Ausgangswelle

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, enthaltend einen CVT-Variator (14) mit zwei Variatorwellen (16, 18), eine Eingangswelle (10), die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Dreheingriff bringbar ist, und eine Ausgangswelle (12), die wahlweise mit der einen oder der anderen Variatorwelle in Dreheingriff bringbar ist, derart, dass zwei Vorwärtsfahrbereiche mit zueinander ent gegengesetzter Drehmomentübertragungsrichtung des CVT-Variators vorhanden sind, deren Übersetzungsbereiche stetig aneinander anschließen.
2. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei auf der Eingangswelle (10) ein mit einer ersten Variatorwelle (16) über ein Zwischenzahnrad (26) in Dreheingriff befindliches und mit der Eingangswelle über eine Rückwärtskupplung (KR) drehfest kuppelbares Rückwärtszahnrad (20) und zwei Vorwärtszahnräder (22, 24) gelagert sind, die mit der ersten Variatorwelle über je eine Kupplung (K1, K2) drehfest kuppelbar sind, und auf der Ausgangswelle (12) zwei Zahnräder (34, 36) gelagert sind, von denen das eine mit der ersten Variatorwelle (16) und das andere mit der zweiten Variatorwelle (18) in Dreheingriff ist und die über je eine Kupplung (K3, K4) mit je einer der Variatorwellen drehfest kuppelbar sind.
3. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, wobei der CVT-Variator (14) ein Kegelscheibe- numschlingungsvariator ist und die Eingangswelle (10) und die Ausgangswelle (12) gleichachsig auf entgegengesetzen Seiten des Variators zwischen dessen Kegelscheibenpaaren angeordnet sind.
4. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 , wobei auf der Eingangswelle (10) ein erstes Zahnrad (50) angeordnet ist, das mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle (16) verbundenem dritten Zahnrad (54) in Dreheingriff ist, auf der Eingangswelle ein zweites Zahnrad (52) angeordnet ist, das mit der zweiten Variatorwelle (18) und mit einem auf der Ausgangswelle (12) angeordneten vierten Zahnrad (56) in Dreheingriff ist, wobei das erste Zahnrad (50) und das zweite Zahnrad (52) über je eine Kupplung (K1 , K2) mit der Eingangswelle (10) und das dritte Zahnrad (54) und das vierte Zahnrad (56) über je eine Kupplung (K3, K4) mit der Ausgangswelle (12) drehfest kuppelbar sind, und auf der Eingangswelle (10) ein über eine Rückwärtskupplung (KR) mit der Eingangswelle in Dreheingriff bringbares Rückwärtszahnrad (60) angeordnet ist, das über ein Zwischenzahnrad (62) mit einem drehfest mit der ersten Variatorwelle (16) verbundenen fünften Zahnrad in Dreheingriff ist.
5. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 4, wobei die Ausgangswelle (12) gleichachsig mit der ersten Variatorwelle (16) auf einer Seite des Variators (14) angeordnet ist, die Eingangswelle (10) durch den Variator (14) hindurchragt und das Rückwärtszahnrad (60) auf der der von der Ausgangswelle (12) abgewandten Seite des Variators angeordnet ist.
6. Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, enthaltend einen CVT- Variator (14) mit einer ersten und einer zweiten Variatorwelle (16, 18), eine Eingangswelle (10), die über eine erste Kupplung (K1) in drehfesten Eingriff mit einer Zwischenwelle (70) oder über eine zweite Kupplung (K2) mit einem auf der Zwischenwelle gelagerten Zwischenzahnrad (74) bringbar ist, das in drehfestem Eingriff mit der ersten Variatorwelle (16) ist, welche Zwischenwelle in drehfestem Eingriff mit der zweiten Variatorwelle (18) ist, eine dritte Kupplung (K3), mittels der das Zwischenzahnrad drehfest mit einem Ausgangszahnrad (78) kuppelbar ist, eine vierte Kupplung (K4), mittels der das Ausgangszahnrad drehfest mit der Zwischenwelle kuppelbar ist, und eine Rückwärtskupplung (KR), mittels der das Abtriebszahnrad drehfest mit der zweiten Variatorwelle kuppelbar ist.
7. Fahrzeuggetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, enthaltend ein mit einer Eingangswelle (110) verbundenes Eingangsplanetengetriebe (112), das über einen mit einer ersten und einer zweiten Variatorwelle (125, 138) versehenen
CVT-Variator (114) und wenigstens eine Zahnradpaarung mit einer Ausgangswelle
(116) eines Ausgangsplanetengetriebes
(113) verbunden ist, und wenigstens drei Kupplungen und mindestens eine Bremse, durch deren Betätigung die
Fahrstufen R, N, Low, Med und High geschaltet werden können, wobei der Planetenträger (118) mit der Eingangswelle (110) verbunden ist , das Sonnenrad (120) des Eingangsplanetengetriebes (112) drehfest mit der ersten Variatorwelle (125) verbunden ist, das Sonnenrad (120') des Ausgangsplanetengetriebes (113) drehfest mit der zweiten Variatorwelle (138) verbunden ist, das Hohlrad (126) drehfest mit einer Hohlradwelle (128) verbunden ist, die drehfest mit einem Hohlradwellenzahnrad (130) verbunden ist, das über ein Umkehrzahnrad (153) mit einem dritten Variatorwellenzahnrad (143) kämmt, ein erstes, von der ersten Variatorwelle (125) getragenes Variatorwellenzahnrad (140) mit einem ersten Umkehrzwischenwellenzahnrad (152) kämmt, das mit einer Planeten- trägerverzahnung (176) des Planetenträgers (118') eines Ausgangsplanetengetriebes (113) kämmt, ein Hohlrad (126') mit der Ausgangswelle (116) verbunden ist, ein von der ersten Variatorwelle (125) getragenes zweites Variatorwellenzahnrad (142) mit einem zweiten Umkehrzwischenwellenzahnrad (154) kämmt, das mit einem ersten Ausgangswellenzahnrad (132) kämmt, das mit der Ausgangswelle (116) drehfest verbunden ist, das zweite Variatorwellenzahnrad (142) über eine erste Kupplung (K1) mit der ersten Variatorwelle (125) verbindbar ist, der Planetenträger (118') des Ausgangsplanetengetriebes (113) über eine zweite Kupplung (K2) mit der zweiten Variatorwelle (138) verbindbar ist, das erste Variatorwellenzahnrad (140) über eine dritte Kupplung (K3) mit der ersten Variatorwelle (125) verbindbar ist, und ein erstes Umkehrzwischenwellenzahnrad (152) mit der Bremse (BR) festbremsbar ist.
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