DE102006013180A1 - Power splitting constant velocity transmission has input shaft to splitting drive with converter in one output path - Google Patents

Power splitting constant velocity transmission has input shaft to splitting drive with converter in one output path Download PDF

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Abstract

The power splitting constant velocity transmission for a motor vehicle has an input shaft (10)and an output shaft with a splitting drive (14) which splits the input torque into two output torque paths. One of these paths is connected with the output shaft and the other with a variator. In one of the secondary torque transmission paths, there is a drive converter (28). The drive changer can be a hydrodynamic converter (28) or can have two electric motors/generators.

Description

Die Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes CVT-Getriebe.The The invention relates to a power split CVT transmission.

CVT-Getriebe, d. h. Getriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, finden zunehmend Verwendung in modernen Kraftfahrzeugen. Um den Übersetzungsbereich, d. h. die Spreizung, des Getriebes zu vergrößern und/oder den im Allgemeinen als Reibgetriebe, insbesondere Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgebildeten Variator zu entlasten, werden solche stufenlosen Getriebe mit Leistungsverzweigung ausgebildet, wie beispielsweise in der DE 102 47 174 A1 oder der DE 130 58 114 A1 beschrieben. Eine Anfahrkupplung, die üblicherweise als hydrodynamischer Wandler ausgebildet ist, ist bei CVT-Getrieben, auch wenn diese mit Leistungsverzweigung ausgebildet sind, üblicherweise am Getriebeeingang zwischen der von einem Antriebsmotor angetriebenen Welle und der Eingangswelle des Getriebes angeordnet.CVT transmissions, ie transmissions with continuously variable transmission, are increasingly used in modern motor vehicles. In order to increase the transmission range, ie the spread, of the transmission and / or to relieve the generally designed as a friction gear, in particular conical-pulley geared variator, such continuously variable transmission are designed with power split, such as in the DE 102 47 174 A1 or the DE 130 58 114 A1 described. A starting clutch, which is usually designed as a hydrodynamic converter, is usually arranged at the transmission input between the driven by a drive motor shaft and the input shaft of the transmission in CVT transmissions, even if they are designed with power split.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsverzweigtes CVT-Getriebe zu schaffen, das trotz eines hohen Anfahrmoments mit einem Variator mit geringerer Drehmomentübertragungsfähigkeit auskommt.Of the Invention is based on the object, a power-split CVT transmission to create, despite a high starting torque with a variator with lower torque transmission capability gets along.

Diese Aufgabe wird mit einem leistungsverzweigten CVT-Getriebe gelöst, das enthält eine Eingangswelle und Ausgangswelle, ein Verteilergetriebe, das das Drehmoment der Eingangswelle auf zwei Drehmomentübertragungspfade verteilt, von denen einer mit der Ausgangswelle verbunden ist, und einen die Drehmomentübertragungspfade miteinander verbindenden Variator, wobei in einem der Drehmomentübertragungspfade zwischen dem Verteilergetriebe und dem Variator ein Anfahrelement angeordnet ist.These Task is solved with a power-split CVT transmission, the contains an input shaft and output shaft, a transfer case, the the torque of the input shaft on two torque transmission paths distributed, one of which is connected to the output shaft, and one the torque transmission paths interconnecting variator, wherein in one of the torque transmission paths between the transfer case and the variator a starting element is arranged.

Bei dem erfindungsgemäßen leistungsverzweigten CVT-Getriebe wird trotz Erhöhung des Anfahrmoments mittels dem Anfahrelement der Variator nicht mit einem erhöhten Moment belastet, so dass er entsprechend kostengünstiger und mit kleinem Bauraum ausgebildet werden kann.at the power-split according to the invention CVT transmission is in spite of increase the starting torque by means of the starting element of the variator not with an increased Moment burdened, so that he correspondingly more cost-effective and with a small space can be trained.

Mit Vorteil ist das Anfahrelement als hydrodynamischer Wandler ausgebildet.With Advantage is the starting element designed as a hydrodynamic converter.

Der hydrodynamische Wandler enthält bevorzugt eine Überbrückungskupplung.Of the hydrodynamic converter contains preferably a lock-up clutch.

Ebenfalls vorteilhaft ist das Anfahrelement als elektrischer Wandler ausgebildet, d.h. in Form einer als Generator betriebenen E-Maschine und einer als Motor betriebenen E-Maschine, die elektrische Leistung austauschen.Also Advantageously, the starting element is designed as an electrical converter, i.e. in the form of an electric machine operated as a generator and one as Motor powered electric motor, which exchange electrical power.

Der elektrische Wandler enthält bevorzugt eine Überbrückungskupplung. Im überbrückten Zustand stellt der elektrische Wandler eine große Gesamt-E-Maschine dar, mit der die üblichen Hybrid-Funktionen wahrgenommen werden können wie Rekuperieren, Boosten, Starten.Of the contains electrical converter preferably a lock-up clutch. In bridged condition represents the electrical converter is a large total electric machine, with the usual Hybrid functions can be perceived as recuperation, boosting, Start.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes ist der den Wandler enthaltende Drehmomentübertragungspfad mit der Ausgangswelle verbunden.at a preferred embodiment of the transmission according to the invention is the torque transfer path containing the transducer with the output shaft connected.

Vorteilhafterweise ist der den Wandler enthaltende Drehmomentübertragungspfad über eine Übersetzungsstufe mit der Ausgangswelle verbunden.advantageously, is the torque transmission path containing the transducer via a translation stage connected to the output shaft.

Weiter ist vorteilhafterweise in dem nicht mit dem Wandler enthaltenden Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Verteilergetriebe und dem Variator eine Übersetzungsstufe enthalten.Further is advantageously in the non-containing with the transducer Torque transmission path between the transfer case and the variator a translation stage contain.

Das Verteilergetriebe kann beispielsweise als ein Planetengetriebe ausgebildet sein.The Transfer case, for example, designed as a planetary gear be.

Zur doppelten Nutzung der Spreizung des Variators kann wahlweise der eine oder der andere Drehmomentübertragungspfad mit der Ausgangswelle verbindbar sein.to dual use of the spread of the variator may optionally be the one or the other torque transmission path be connectable to the output shaft.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The Invention will be described below with reference to schematic drawings, for example and explained in more detail.

In den Figuren stellen dar:In the figures represent:

1 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten CVT-Getriebes und 1 the block diagram of a power split CVT transmission according to the invention and

2 das Getriebe gemäß 1 mit beispielhaft eingetragenen Drehmomenten und Übersetzungen. 2 the gearbox according to 1 with exemplary registered torques and translations.

Gemäß 1 ist eine von einem nicht dargestellten Antriebsmotor, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, drehangetriebene Eingangswelle 10 eines insgesamt mit 12 bezeichneten erfindungsgemäßen Getriebes über ein im dargestellten Beispiel als Planetengetriebe ausgebildetes Verteilergetriebe mit zwei Abtriebswellen 16 und 18 des Verteilergetriebes verbunden. Die Abtriebswelle 16 bildet die Eingangswelle eines ersten, insgesamt mit 20 bezeichneten Drehmomentübertragungspfades, in dem eine Übersetzungsstufe 22 angeordnet ist und der mit einer Welle (nicht dargestellt) eines Variators 24 verbunden ist. Der Variator 24 ist beispielsweise ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit zwei Kegelscheibenpaaren, die von einem Umschlingungsmittel umschlungen sind, wobei der Abstand zwischen Kegelscheiben der Paare gegensinnig verändert werden kann, so dass das Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen der Kegelscheibenpaare kontinuierlich veränderbar ist.According to 1 is one of a drive motor, not shown, for example, an internal combustion engine, rotationally driven input shaft 10 a total with 12 designated transmission according to the invention via a trained in the example as a planetary gear transfer case with two output shafts 16 and 18 connected to the transfer case. The output shaft 16 forms the input shaft of a first, in total with 20 designated torque transmission path, in the a translation level 22 is arranged and connected to a shaft (not shown) of a variator 24 connected is. The variator 24 For example, is a conical pulley with two conical disk pairs, which are wrapped by a belt, wherein the distance between the conical disks of the pairs can be changed in opposite directions, so that the transmission ratio between the shafts of the conical disk pairs is continuously variable.

Ebenso könnte der Variator 24 ein Toroidvariator oder ein Kegel-Ring-Getriebe sein, wobei in diesen beiden Fällen der Variator die Drehzahl umkehren würde (negative variable Übersetzung), so dass zum Ausgleich dann auch die Übersetzung 22 als negative Übersetzung dargestellt würde (d.h. z.B. einstufige Stirnradübersetzung).Likewise, the variator could 24 a toroidal variator or a bevel-ring gear, where in these two cases the variator would reverse the speed (negative variable ratio), so that to compensate then the translation 22 would be represented as a negative translation (ie single-stage spur gear ratio).

Die andere Abtriebswelle 18 bildet den Eingang eines zweiten Drehmomentübertragungspfades 26, der einen Wandler 28 enthält, der hier als hydrodynamischer Wandler skizziert ist. Die Abtriebswelle 18 ist mit dem Pumpenrad des Wandlers 28 verbunden, dessen Turbinenrad mit der anderen Welle des Variators 24 verbunden ist. Zur Überbrückung des Wandlers 28 ist eine Überbrückungskupplung 30 vorgesehen.The other output shaft 18 forms the input of a second torque transmission path 26 who is a converter 28 contains, which is outlined here as a hydrodynamic converter. The output shaft 18 is with the impeller of the converter 28 its turbine wheel is connected to the other shaft of the variator 24 connected is. To bridge the converter 28 is a lock-up clutch 30 intended.

Die mit dem Turbinenrad des Wandlers 28 und dem Variator 24 verbundene Welle des zweiten Drehmomentübertragungspfades 26 ist über eine Übersetzungsstufe 30 mit der Ausgangswelle 32 des Getriebes 12 verbunden.The with the turbine wheel of the converter 28 and the variator 24 connected shaft of the second torque transmission path 26 is about a translation level 30 with the output shaft 32 of the transmission 12 connected.

2 zeigt ein Dimensionierungsbeispiel des Getriebes 12 gemäß 1. Sei angenommen die Übersetzung des Verteilergetriebes 14 bzw. des Planetensatzes betrage i = –1,5, die der Übersetzungsstufe 22 betrage i = 0,6, der Variator sei auf eine Anfahrübersetzung i = 2,4 eingestellt und die Übersetzung der Übersetzungsstufe 30 betrage ebenfalls i = 2,4. 2 shows a dimensioning example of the transmission 12 according to 1 , Suppose the translation of the transfer case 14 or the planetary gear set is i = -1.5, that of the gear ratio 22 i = 0.6, the variator is set to a starting ratio i = 2.4 and the translation of the gear ratio 30 is also i = 2,4.

Wenn beim Anfahren an der Eingangswelle 10 ein Drehmoment von 100 Nm liegt, wird dieses Eingangsmoment in Folge der Übersetzung i = –1,5 des Planetensatzes aufgeteilt auf 60 Nm in den ersten Drehmomentübertragungspfad 20 hinein und 40 Nm in den zweiten Drehmomentübertragungspfad 26 hinein. Aus den 60 Nm im ersten Drehmomentübertragungspfad in Drehmomentflussrichtung vor der Übersetzungsstufe 22 werden in Folge der Übersetzung i = 0,6 36 Nm, mit denen der Variator 24 beaufschlagt wird. In Folge von dessen Übersetzung von i = 2,4 werden die 36 Nm in dem Variator 24 auf 86 Nm gewandelt.When starting on the input shaft 10 is a torque of 100 Nm, this input torque due to the translation i = -1.5 of the planetary gear set is divided into 60 Nm in the first torque transmission path 20 in and 40 Nm in the second torque transmission path 26 into it. From the 60 Nm in the first torque transmission path in the torque flow direction before the gear ratio 22 as a result of the translation i = 0.6 36 Nm, with which the variator 24 is charged. As a result of its ratio of i = 2.4, the 36 Nm in the variator 24 converted to 86 Nm.

Wenn der Wandler 28 während eines Zeitraums des Anfahrens mit einer Wandlung von 2 betrieben wird, werden aus den eingangsseitigen 40 Nm am Ausgang des Wandlers 28 80 Nm, die sich im zweiten Drehmomentübertragungspfad mit den 86 Nm am Ausgang des Variators 24 zu 166 Nm addieren, die wegen der Übersetzung i = 2,4 der Übersetzungsstufe 30 zu 380 Nm gewandelt werden, mit denen die Ausgangswelle 32 beaufschlagt ist.If the converter 28 is operated at a conversion of 2 during a start-up period, from the input side 40 Nm at the output of the converter 28 80 Nm, located in the second torque transmission path with the 86 Nm at the output of the variator 24 add up to 166 Nm, the translation because of the translation i = 2.4 30 be converted to 380 Nm, with which the output shaft 32 is charged.

Es versteht sich, dass die vorliegenden Zahlen beispielhaft sind und unter Annahme verlustfrei arbeitender Komponenten gelten. In der Praxis sind die Werte selbstverständlich mit Verlusten behaftet.It is understood that the numbers are exemplary and apply assuming lossless working components. In the In practice, the values are of course associated with losses.

Wie ersichtlich, wird das Eingangsmoment von 100 Nm in ein Ausgangsmoment von fast 400 Nm gewandelt, wobei am Variator 24 maximal lediglich 86 Nm wirksam sind. Entsprechend klein kann der Variator ausgelegt werden, was zu geringerem Bauraum und geringeren Verlusten im Variator 24 führt.As can be seen, the input torque of 100 Nm is converted into an output torque of almost 400 Nm, with the variator 24 maximum of only 86 Nm are effective. Correspondingly small, the variator can be designed, resulting in less space and lower losses in the variator 24 leads.

Wenn der Wandler 28 überbrückt wird, ergeben sich an dessen Ausgang 40 Nm und damit am Abtrieb insgesamt nur 304 Nm.If the converter 28 bridged, resulting in the output 40 Nm and thus at the output only a total of 304 Nm.

Eine Erhöhung der Anfahrwandlung des Gesamtgetriebes von ca. 3 bei geschlossener Überbrückungskupplung 30 auf ca. 4 bei Wandlung durch den Wandler 28 erfolgt, ohne dass der Variator 24 ein höheres Moment übertragen muss.An increase in the start-up conversion of the overall transmission of approx. 3 with the lock-up clutch closed 30 to about 4 when converted by the converter 28 done without the variator 24 has to transmit a higher moment.

Zusammenfassend kann der Variator aufgrund der geschilderten Getriebestruktur klein dimensioniert werden und muss nicht auf die Wandlerüberhöhung ausgelegt werden. Das erfindungsgemäße Getriebe, bei dem der Wandler in einen Drehmomentübertragungspfad der Leistungsverzweigung integriert ist, baut somit kompakt und arbeitet mit hoher Wirkungskraft. Die Spreizung des Variators 24 kann doppelt ausgenutzt werden, indem der in Figuren gestrichelt eingezeichnete Drehmomentübertragungsweg mittels einer nicht dargestellten Kupplung geschlossen wird und der andere, die Übersetzungsstufe 30 enthaltende Weg mittels einer nicht dargestellten Kupplung geöffnet wird. Nicht dargestellt ist eine im Allgemeinen vorhandene Final-Drive-Übersetzung von etwa 3,5 bis 4,5, die typischerweise an einem nicht dargestellten Achsdifferential realisiert wird und mit der das Radmoment nochmals erhöht wird.In summary, the variator can be made small due to the described transmission structure and does not have to be designed for the converter overshoot. The transmission according to the invention, in which the converter is integrated into a torque transmission path of the power split, thus builds compact and operates with high efficiency. The spread of the variator 24 can be exploited twice by the hatched in Figures torque transmission path is closed by means of a clutch, not shown, and the other, the translation stage 30 containing path is opened by means of a coupling, not shown. Not shown is a generally existing final drive ratio of about 3.5 to 4.5, which is typically realized on an axle differential, not shown, and with the wheel torque is increased again.

1010
Eingangswelleinput shaft
1212
Getriebetransmission
1414
VerteilergetriebeTransfer Case
1616
Abtriebswelleoutput shaft
1818
Abtriebswelleoutput shaft
2020
DrehmomentübertragungspfadTorque transmission path
2222
Übersetzungsstufetranslation stage
2424
Variatorvariator
2626
DrehmomentübertragungspfadTorque transmission path
2828
Wandlerconverter
3030
Übersetzungsstufetranslation stage
3232
Ausgangswelleoutput shaft

Claims (9)

Leistungsverzweigtes CVT-Getriebe, enthaltend eine Eingangswelle (10) und eine Ausgangswelle (32), ein Verteilergetriebe (14), das das Drehmoment der Eingangswelle auf zwei Drehmomentübertragungspfade (20, 26) verteilt, von denen einer mit der Ausgangswelle (32) verbunden ist, und einen die Drehmomentübertragungspfade miteinander verbindenden Variator (24), wobei in einem der Drehmomentübertragungspfade zwischen dem Verteilergetriebe (14) und dem Variator (24) ein Anfahrwandler (28) angeordnet ist.Power split CVT transmission, comprising an input shaft ( 10 ) and an output shaft ( 32 ), a transfer case ( 14 ), the torque of the input shaft on two torque transmission paths ( 20 . 26 ), one of which is connected to the output shaft ( 32 ) and a variator interconnecting the torque transmission paths ( 24 ), wherein in one of the torque transmission paths between the transfer case ( 14 ) and the variator ( 24 ) a starting converter ( 28 ) is arranged. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Anfahrwandler als hydrodynamischer Wandler (28) ausgebildet ist.Transmission according to claim 1, wherein the starting converter as a hydrodynamic converter ( 28 ) is trained. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Anfahrwandler aus zwei E-Maschinen besteht, welche elektrische Leistung austauschen.Transmission according to claim 1, wherein the starting converter consists of two electric machines, which exchange electrical power. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Wandler (28) mittels einer Überbrückungskupplung (30) überbrückbar ist.Transmission according to claim 2 or 3, wherein the converter ( 28 ) by means of a lock-up clutch ( 30 ) is bridgeable. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der den Wandler (28) enthaltende Drehmomentübertragungspfad (26) mit der Ausgangswelle (32) verbunden ist.Transmission according to one of claims 1 to 4, wherein the converter ( 28 ) containing torque transmission path ( 26 ) with the output shaft ( 32 ) connected is. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der den Wandler (28) enthaltende Drehmomentübertragungspfad (26) über eine Übersetzungsstufe (30) mit der Ausgangswelle (32) verbunden ist.Transmission according to one of claims 1 to 5, wherein the converter ( 28 ) containing torque transmission path ( 26 ) via a translation stage ( 30 ) with the output shaft ( 32 ) connected is. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem nicht den Wandler (28) enthaltenden Drehmomentübertragungspfad (20) zwischen dem Verteilergetriebe (14) und dem Variator (24) eine Übersetzungsstufe (22) enthalten ist.Transmission according to one of Claims 1 to 6, in which not the transducer ( 28 ) containing torque transmission path ( 20 ) between the transfer case ( 14 ) and the variator ( 24 ) a translation stage ( 22 ) is included. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verteilergetriebe (14) ein Planetengetriebe ist.Transmission according to one of claims 1 to 7, wherein the transfer case ( 14 ) is a planetary gear. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wahlweise der eine oder der andere Drehmomentübertragungspfad (20, 26) mit der Ausgangswelle (32) verbindbar ist.Transmission according to one of claims 1 to 8, wherein optionally one or the other torque transmission path ( 20 . 26 ) with the output shaft ( 32 ) is connectable.
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