DE102012009470B4 - Multi-speed gearbox - Google Patents
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Abstract
Mehrgangschaltgetriebe zur Übertragung einer veränderbaren Drehzahl zwischen einer getriebeeingangsseitigen Welle (22) und einer getriebeausgangsseitigen Welle (23) oder umgekehrt, wobei
mindestens drei ineinander verschachtelte Differentialgetriebe (4, 5, 13) angeordnet sind, indem der Korb des Differentialgetriebes (5) gleichzeitig Abtriebs- bzw. Antriebsrad der Differentialgetriebe (4) und (13) ist und die Wellen (W1, W2) des An- und Abtriebsrades des Differentialgetriebes (5) und die Wellen (W3, W4) der verbleibenden An- bzw. Abtriebsräder der Differentialgetriebe (4) und (13) jeweils mittels eines Kopplungsgetriebes (21.1, 21.2) mit der getriebeeingangsseitigen bzw. getriebeausgangsseitigen Welle (22 bzw. 23) koppelbar sind,
der Korb des Differentialgetriebes (5) feststellbar ist mittels einer Bremse (7) und der
An- und Abtrieb jeweils über den Korb der Differentialgetriebe (4, 13) erfolgt.
Multi-speed gearbox for transmitting a variable speed between a shaft (22) on the transmission input side and a shaft (23) on the transmission output side, or vice versa, wherein
at least three nested differential gears (4, 5, 13) are arranged in that the basket of the differential gear (5) is at the same time the output or drive wheel of the differential gears (4) and (13) and the shafts (W1, W2) of the and the output gear of the differential gear (5) and the shafts (W3, W4) of the remaining input and output gears of the differential gears (4) and (13) each by means of a coupling gear (21.1, 21.2) with the gearbox input-side and gearbox output-side shaft (22 or respectively . 23) can be coupled,
the basket of the differential gear (5) can be locked by means of a brake (7) and the
The input and output take place via the basket of the differential gear (4, 13).
Description
Die Erfindung beschreibt ein kupplungsloses mehrgängiges Schaltgetriebe, bei dem keine Drehmomentübertragungsunterbrechung beim Schalten der einzelnen Gänge stattfindet. Das Getriebe arbeitet je nach Ausführung stufenweise und/ oder als Drehmomentwandler.The invention describes a clutchless multi-speed manual transmission in which there is no interruption in torque transmission when shifting the individual gears. Depending on the design, the transmission works in stages and / or as a torque converter.
Aus der
Dieses Doppelkupplungsgetriebe, das insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, ist mit einer einen Anfahrgang aufweisenden und mit einer ersten Kupplung verbundenen ersten Getriebeeingangswelle, mit einer einen Fahrgang aufweisenden und mit einer zweiten Kupplung verbundenen zweiten Getriebeeingangswelle, und mit einer gemeinsamen Getriebeabtriebswelle versehen. Mindestens einer der Getriebeeingangswellen sind mehrere Gänge zugeordnet. In einer Parksperrenfunktion sind zwei einer der Getriebeeingangswellen zugeordnete Gänge gleichzeitig schaltbar. Ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes sieht in einer Parksperrenfunktion eine Aktivierung einer Parksperre durch ein gleichzeitiges Einlegen von zwei einer keinen Anfahrgang aufweisenden Getriebeeingangswelle zugeordneten Gängen vor.This dual clutch transmission, which is intended in particular for a motor vehicle, is provided with a first transmission input shaft having a starting gear and connected to a first clutch, with a second transmission input shaft having a driving gear and connected to a second clutch, and with a common transmission output shaft. Several gears are assigned to at least one of the transmission input shafts. In a parking lock function, two gears assigned to one of the transmission input shafts can be shifted at the same time. A method for controlling an automated dual clutch transmission provides for a parking lock function to activate a parking lock by simultaneously engaging two gears assigned to a transmission input shaft that does not have a starting gear.
Der Nachteil eines solchen Doppelkupplungsgetriebes besteht darin, dass die Verbindung Motor/Last zumindest zeitweise, wenn auch nur kurzzeitig, unterbrochen ist.The disadvantage of such a double clutch transmission is that the engine / load connection is interrupted at least temporarily, even if only briefly.
Die
Nachteilig ist, dass ein Hilfsmotor zum Einsatz kommt und kein Rückwärtsgang oder Leerlauf realisierbar sind.The disadvantage is that an auxiliary motor is used and reverse gear or idling cannot be achieved.
Aus der
Das stufenlos regelbare Getriebe nach der
Weiter miteinander gekoppelte Differentialgetriebe sind aus der
In der
In the
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Mehrgangschaltgetriebe vorzuschlagen, bei dem eine ständige Verbindung zwischen dem antreibenden Motor und der angetriebenen Last gewährleistet ist und das stufenweise schaltbar ist und/oder als Drehmomentwandler arbeitet.The object of the invention is to propose an advantageous multi-speed gearbox in which a constant connection between the driving motor and the driven load is ensured and which can be shifted in stages and / or works as a torque converter.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features of
Ein Differentialgetriebe im Sinne der Beschreibung besteht im einfachsten Fall aus einem Gehäuse, dem Differentialgetriebekorb, der um eine Achse drehbar ist, einer in den Korb geführten An- und einer Abtriebswelle mit Kegelrädern und mindestens einem Ausgleichsrad, das um eine Achse, die im Korb angeordnet ist, dreht, wobei das Ausgleichsrad mit den Kegelrädern der An- und Abtriebswelle kämmt.A differential gear within the meaning of the description consists in the simplest case of a housing, the differential gear cage, which is rotatable about an axis, an input and output shaft with bevel gears and at least one differential gear that is arranged around an axis in the cage is, rotates, the differential gear meshing with the bevel gears of the input and output shaft.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrgangschaltgetriebe zur Übertragung einer veränderbaren Drehzahl zwischen einer getriebeeingangsseitigen Welle und einer getriebeausgangsseitigen Welle oder umgekehrt sind mindestens drei ineinander verschachtelte Differentialgetriebe angeordnet, indem der Korb eines ersten Differentialgetriebes gleichzeitig Abtriebs- und Antriebsrad von zwei weiteren Differentialgetrieben ist. Die Wellen des An- und Abtriebsrades des ersten Differentialgetriebes und die Wellen der verbleibenden An- bzw. Abtriebsräder der weiteren Differentialgetriebe -hier die Kopplungswellen (W1, W2, W3, W4)- sind mittels eines Kopplungsgetriebes mit einer getriebeseitigen Ein- oder Ausgangswelle koppelbar, wobei der Korb des ersten Differentialgetriebes feststellbar ist mittels einer Bremse und der An- und Abtrieb jeweils über den Korb der beiden anderen Differentialgetriebe erfolgt.In the case of the multi-speed gearbox according to the invention for transmitting a variable speed between a shaft on the transmission input side and a shaft on the transmission output side or vice versa, at least three are in one another nested differential gear arranged by the basket of a first differential gear is simultaneously the output and drive gear of two other differential gears. The shafts of the input and output gears of the first differential gear and the shafts of the remaining input and output gears of the further differential gears - here the coupling shafts (W1, W2, W3, W4) - can be coupled to a gear-side input or output shaft by means of a coupling gear, wherein the basket of the first differential gear can be locked by means of a brake and the input and output takes place via the basket of the two other differential gears.
Zur Realisierung von Leerlauf- oder Rückwärtsgangfunktionen kann ein Differentialgetriebekorb, der nicht als Getriebeabtrieb benutzt wird, ebenfalls eine Bremse aufweisen.To implement idling or reverse gear functions, a differential gear cage that is not used as a gear output can also have a brake.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Bremsen, die für den Bremsvorgang Energie vollständig umwandeln müssen, reicht bei dem hier vorgeschlagenen Getriebe eine vergleichsweise geringe Abbremsung zum Erreichen des Stillstandes der jeweiligen Kopplungswelle aus. Bedingt durch den Bremswiderstand erfolgt eine Drehzahlumverteilung innerhalb des Differentialgetriebes und nur eine geringe Energieumwandlung. Bremsen und Feststellen sind im vorgenannten Sinn zu verstehen.In contrast to conventional brakes, which have to completely convert energy for the braking process, in the case of the transmission proposed here, a comparatively small amount of braking is sufficient to bring the respective coupling shaft to a standstill. Due to the braking resistor, there is a redistribution of speed within the differential gear and only a small amount of energy is converted. Braking and locking are to be understood in the aforementioned sense.
Die einzelnen Getriebe sollen anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
-
1 : ein Mehrgangschaltgetriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen und der Möglichkeit der Drehmomentwandlung, -
1a : ein Schaltbild des Zusammenwirkens des Mehrgangschaltgetriebe nach1 mit einem Kopplungsgetriebe nach2 , -
2 : ein Kopplungsgetriebe für Kopplungswellen, -
3 : ein Mehrgangschaltgetriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen und Drehmomentenwandlung und -
4 : ein Mehrgangschaltgetriebe gem.3 mit eingezeichnetem Kopplungsgetriebe.
-
1 : a multi-speed gearbox with different ratios and the possibility of torque conversion, -
1a : a circuit diagram of the interaction of the multi-speedmanual transmission 1 with acoupling gear 2 , -
2 : a coupling gear for coupling shafts, -
3 : a multi-speed gearbox with different ratios and torque conversion and -
4th : a multi-speed gearbox acc.3 with shown coupling gear.
Der Differentialgetriebekorb
The differential gear cage
Die Kopplungswellen (W2 - W4) sind als Koaxialwellen ausgebildet, wobei die innere aus der jeweils äußeren herausragt.The coupling waves (W2-W4) are designed as coaxial waves, the inner one protruding from the outer one.
Die getriebeausgangsseitige Welle
Dieses Koppeln und/oder Feststellen übernimmt in der Darstellung ein Kopplungsgetriebe
Anstelle des Kopplungsgetriebes
Mit dem vorgesehenen Kopplungsgetriebe
Im Einzelnen bedeuten die Abkürzungen in der Tabelle:
- 0 bedeutet Bremse deaktiviert bzw. keine Kopplung
- 1 bedeutet Bremse aktiviert bzw. Kopplung vorhanden
- LL bedeutet, die Einheit ist im Leerlauf, beide Bremsen
7a ,7e (2 ) sind deaktiviert = 0.
- 0 means brake deactivated or no coupling
- 1 means brake activated or coupling available
- LL means the unit is idling, both brakes
7a ,7e (2 ) are deactivated = 0.
In der Kette von A nach B arbeitet das Getriebe
Die Funktionsweise soll beispielhaft erläutert werden:
- Wenn bei der Kette von B nach A alle Kopplungswellen (W2-W4 mit der
Welle 23 verbunden sind (in derTabelle 1 1 1) ist die Übersetzung 1:1 von derWelle 22 zurWelle 23 . - Wenn bei der Kette von B nach A keine Kopplungswelle (W2-W4) mit der
Welle 23 verbunden ist (in derTabelle 0 0 0) ist die Übersetzung 8:1 zwischen den Wellen22 - 23 . - Für
2 bedeutet dies, dass die dortige Bremsen7a nicht in Betrieb sind (0) und die Bremsen7e in Betrieb sind (1). Somit werden die Wellen W1 festgehalten und die Wellen W2 drehen frei.
- If in the chain from B to A all coupling waves (W2-W4 with the
wave 23 connected (in table 1 1 1) the ratio is 1: 1 of the shaft22nd to thewave 23 . - If there is no coupling shaft (W2-W4) with the shaft in the chain from B to A
23 connected (in the table 0 0 0) the ratio is 8: 1 between the shafts22-23 . - For
2 this means that the brakes there7a are not in operation (0) and the brakes7e are in operation (1). Thus, the shafts W1 are held and the shafts W2 rotate freely.
Wenn bei der Kette von B nach A die Kopplungswelle (W3) mit der Welle
Wenn bei der Kette von A nach B alle Kopplungswellen (W2 - W4) mit der Welle
In Zeitlupe betrachtet findet dabei Folgendes statt:
- Die Drehzahl von A liegt an der getriebeeingangsseitigen
Welle 22 und damit an der Antriebswelle des Differentialgetriebes4 an. Da dieAbtriebsräder der Differentialgetriebe 4 ,5 ,13 mit der Last beaufschlagt sind durch die Kopplungmit der Welle 23 , drehen die Abtriebsräder nicht mit. Die Drehzahl von (W1) wirdsomit im Differentialgetriebe 4 vom Antriebsrad 9 auf den Korb 8 desDifferentialgetriebes 4 übertragen,der mit 1/2 (W1) dreht. Dies findet auch in den beiden anderen Differentialgetrieben5 ,13 statt.Der Korb 8 des Differentialgetriebes13 , an dem die Last anliegt,dreht mit 1/8 (W1). Durch die Kopplungswellen (W2 - W4), diemit der Welle 23 gekoppelt sind, wird diese 1/8 Drehzahl auch auf dieAbtriebsräder der Differentialgetriebe 4 ,5 ,13 übertragen, so dass diese nicht mehr stillstehen, sondern nun auchmit der 1/8 Drehzahl drehen, wodurch sich der auf dieKörbe 8 entfallene Drehzahlanteil erhöht, bis sich in kurzer Zeit ein Gleichgewicht in der Kraft- und Drehzahlübertragung einstellt, d.h. dieDrehzahl der Körbe 8 steigt, bis ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 erreicht ist.
- The speed of A is due to the shaft on the transmission input side
22nd and thus on the drive shaft of the differential gear4th on. As the output gears of the differential gear4th ,5 ,13 are subjected to the load by coupling with theshaft 23 , the output gears do not turn. The speed of (W1) is thus in the differential gear4th from thedrive wheel 9 on the basket8th of the differential gear4th transferred that with1/2 (W1) rotates. This is also found in the other twodifferential gears 5 ,13 instead of. The basket8th of thedifferential gear 13 on which the load is applied also rotates1/8 (W1). Through the coupling waves (W2 - W4) that coincide with thewave 23 are coupled, this 1/8 speed is also applied to the output gears of the differential gear4th ,5 ,13 transmitted so that they no longer stand still, but now also with the1/8 Rotate the speed, causing the on the baskets8th The lost speed portion increases until a balance is established in the power and speed transmission within a short time, ie the speed of the baskets8th increases until a gear ratio of 1: 1 is reached.
Wenn ein Differentialgetriebe nicht mehr mit der Welle
Dieser Prozess wird in dieser Erfindungsbeschreibung als Drehmomentwandlung verstanden.This process is understood as torque conversion in this description of the invention.
Durch die Feststellbremse
Die Kopplung der Kopplungswellen (W2, W3, W4) der Abtriebsräder der Differentialgetriebe
Die Drehzahl der Eingangswelle in das Kopplungsgetriebe
Die einstellbaren Übertragungsverhältnisse sind in der Tabelle der
Die Wirkungsweise ist analog wie unter
Wie beim Kopplungsgetriebe
Die hier dargestellte Symmetrie mit drei Differentialgetrieben
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- MehrgangschaltgetriebeMulti-speed gearbox
- 44th
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- 55
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- 77th
- Bremse/FeststelleinrichtungBrake / locking device
- 88th
- DifferentialgetriebekorbDifferential gear cage
- 99
- Antriebsrad eines DifferentialgetriebesDrive wheel of a differential gear
- 1010
- Antriebsrad eines DifferentialgetriebesDrive wheel of a differential gear
- 1111
- Ausgleichsrad eines DifferentialgetriebesDifferential gear differential gear
- 1313
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- 2121st
- KopplungsgetriebeCoupling gear
- 2222nd
- Welle getriebeeingangsseitigShaft on the transmission input side
- 2323
- Welle getriebeausgangsseitigShaft on the transmission output side
- 2424
- KoaxialwellenendenCoaxial shaft ends
- 2525th
- verschachteltes Mehrgangschaltgetriebenested multi-speed gearbox
- 2626th
- verschachteltes Mehrgangschaltgetriebenested multi-speed manual transmission
- 2727
- VorschaltgetriebePrimary gearbox
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- 2012-05-04 DE DE102012009470.1A patent/DE102012009470B4/en not_active Expired - Fee Related
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