DE102014200240A1 - Gear device with Rampenzahnradpaarung and vehicle with the transmission device - Google Patents
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Abstract
Übersetzungsgetriebe mit variabler Übersetzung eröffnen die Möglichkeit, für jeden Betriebszustand eines Fahrzeugs ein optimales Übersetzungsverhältnis zu wählen. Allerdings beruht die Umsetzung von Übersetzungsgetrieben mit variablem Übersetzungsverhältnis sehr oft auf reibschlüssigen Getrieben, welche gegenüber Zahnradgetrieben den Nachteil aufweisen können, dass deren Übertragungswirkungskraft niedriger ist. Hierzu wird eine Getriebevorrichtung mit einem mit einer ersten Überlagerungsgetriebestufe 8, wobei die erste Überlagerungsgetriebestufe 8 mit einer ersten Eingangswelle 2a wirkverbunden ist, mit einer erste Ausgangsgetriebestufe 9, wobei die erste Ausgangsgetriebestufe 9 mit der zweiten Eingangswelle 2b wirkverbunden ist, mit einer erste Zwischenwelle 10, wobei die erste Ausgangsgetriebestufe 9 über die erste Zwischenwelle 10 mit der ersten Überlagerungsgetriebestufe 9 wirkverbunden ist, und mit einer ersten Freilaufeinrichtung 11, welche mit der ersten Ausgangsgetriebestufe 9 und der Ausgangswelle 3 wirkverbunden ist, um ein erstes Ausgangsdrehmoment von der ersten Ausgangsgetriebestufe 9 auf die Ausgangswelle 9 zu übertragen, wobei die Überlagerungsgetriebestufe und die Ausgangsgetriebestufe jeweils eine Rampenzahnradpaarung mit unrunden Zahnrädern aufweist.Transmission with variable ratio open up the possibility to choose an optimal transmission ratio for each operating condition of a vehicle. However, the implementation of variable transmission ratio transmissions is very often based on frictional transmissions, which may have the disadvantage over gear transmissions that their transmission efficiency is lower. For this purpose, a transmission device with a first superposition gear stage 8, wherein the first superposition gear stage 8 is operatively connected to a first input shaft 2a, with a first output gear stage 9, wherein the first output gear stage 9 is operatively connected to the second input shaft 2b, with a first intermediate shaft 10, wherein the first output gear stage 9 is operatively connected via the first intermediate shaft 10 to the first superposition gear stage 9, and to a first output gear 11 operatively connected to the first output gear stage 9 and the output shaft 3 by a first output torque from the first output gear stage 9 to the output shaft 9, wherein the superposition gear stage and the output gear stage each have a Rampenzahnradpaarung with non-circular gears.
Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Getriebevorrichtung.The invention relates to a transmission device having the features of the preamble of
Übersetzungsgetriebe mit variabler Übersetzung eröffnen die Möglichkeit, für jeden Betriebszustand eines Fahrzeugs ein optimales Übersetzungsverhältnis zu wählen. Allerdings beruht die Umsetzung von Übersetzungsgetrieben mit variablem Übersetzungsverhältnis sehr oft auf reibschlüssigen Getrieben, welche gegenüber Zahnradgetrieben den Nachteil aufweisen können, dass deren Übertragungswirkungskraft niedriger ist.Transmission with variable ratio open up the possibility to choose an optimal transmission ratio for each operating condition of a vehicle. However, the implementation of variable transmission ratio transmissions is very often based on frictional transmissions, which may have the disadvantage over gear transmissions that their transmission efficiency is lower.
Diesem Problem widmet sich auch die Druckschrift
Gebiet der ErfindungField of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative für eine Getriebevorrichtung mit variabler Übersetzung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The invention has for its object to propose an alternative for a transmission device with variable ratio. This object is achieved by a transmission device having the features of the preamble of
Im Rahmen der Erfindung wird eine Getriebevorrichtung vorgeschlagen, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein motorbetriebenes Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Auto, oder um ein manuell betriebenes Fahrzeug, insbesondere um ein Fahrrad, handeln. Vorzugsweise dient die Getriebevorrichtung zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug.In the context of the invention, a transmission device is proposed which is suitable and / or designed for a vehicle. The vehicle may be a powered vehicle, such as a car, or a manually operated vehicle, particularly a bicycle. Preferably, the transmission device serves to transmit a drive torque for the vehicle.
Die Getriebevorrichtung weist eine erste und eine zweite Eingangswelle auf. Die Eingangswellen dienen zur Einleitung eines Eingangsdrehmoments. Die Getriebevorrichtung umfasst eine Verteilungseinrichtung, welche zur Verteilung des Eingangsdrehmoments auf die zwei Eingangswellen ausgebildet ist. Die Baugruppe umfassend oder bestehend aus den zwei Eingangswellen und der Verteilungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass die zwei Eingangswellen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren. Besonders bevorzugt wird das Eingangsdrehmoment 50:50 auf die zwei Eingangswellen verteilt. Ferner umfasst die Getriebevorrichtung eine Ausgangswelle zur Ausgabe eines Ausgangsdrehmoments. Das Ausgangsdrehmoment ist das gewandelte Eingangsdrehmoment. Eine Phasenstelleinrichtung als weiterer Teil der Getriebevorrichtung wird später näher beschrieben.The transmission device has a first and a second input shaft. The input shafts serve to initiate an input torque. The transmission device comprises a distribution device, which is designed to distribute the input torque to the two input shafts. The assembly comprising or consisting of the two input shafts and the distribution device is designed such that the two input shafts rotate at the same angular velocity. More preferably, the input torque 50:50 is distributed to the two input shafts. Furthermore, the transmission device comprises an output shaft for outputting an output torque. The output torque is the converted input torque. A phase adjusting device as a further part of the transmission device will be described later in more detail.
Die Getriebevorrichtung umfasst mindestens einen ersten Antriebsstrang, welcher zugleich einen Drehmomentpfad zwischen der Verteilungseinrichtung, insbesondere den Eingangswellen, und der Ausgangswelle bildet.The transmission device comprises at least one first drive train, which at the same time forms a torque path between the distribution device, in particular the input shafts, and the output shaft.
Die Getriebevorrichtung umfasst eine erste Überlagerungsgetriebestufe, wobei die erste Überlagerungsgetriebestufe mit der ersten Eingangswelle wirkverbunden ist. Insbesondere bildet die erste Eingangswelle einen Eingang in die Überlagerungsgetriebestufe.The transmission device comprises a first superposition gear stage, wherein the first superposition gear stage is operatively connected to the first input shaft. In particular, the first input shaft forms an input to the superposition gear stage.
Ferner umfasst die Getriebevorrichtung eine erste Ausgangsgetriebestufe, wobei die erste Ausgangsgetriebestufe mit der zweiten Eingangswelle wirkverbunden ist. Insbesondere bildet die zweite Eingangswelle einen Eingang in die erste Ausgangsgetriebestufe.Furthermore, the transmission device comprises a first output gear stage, wherein the first output gear stage is operatively connected to the second input shaft. In particular, the second input shaft forms an input to the first output gear stage.
Der Antriebsstrang umfasst ferner eine erste Zwischenwelle, wobei die erste Ausgangsgetriebestufe über die erste Zwischenwelle mit der ersten Überlagerungsgetriebestufe wirkverbunden ist. Insbesondere bildet die Zwischenwelle einen Ausgang aus der ersten Überlagerungsgetriebestufe und einen weiteren Eingang in die erste Ausgangsgetriebestufe. Besonders bevorzugt sind die erste Zwischenwelle sowie die erste und die zweite Eingangswelle koaxial zueinander angeordnet.The drive train further includes a first intermediate shaft, wherein the first output gear stage is operatively connected via the first intermediate shaft with the first superposition gear stage. In particular, the intermediate shaft forms an output from the first superposition gear stage and a further input to the first output gear stage. Particularly preferably, the first intermediate shaft and the first and the second input shaft are arranged coaxially with each other.
Der erste Antriebsstrang umfasst ferner eine erste Freilaufeinrichtung, welche mit der ersten Ausgangsgetriebestufe und der Ausgangswelle wirkverbunden ist, sodass eine erstes Ausgangsdrehmoment von der ersten Ausgangsgetriebestufe über die Freilaufeinrichtung auf die Ausgangswelle übertragen werden kann. Insbesondere bildet die Freilaufeinrichtung einen Ausgang der ersten Ausgangsgetriebestufe oder ist mit diesem gekoppelt. Insbesondere ist die Freilaufeinrichtung so ausgebildet, dass diese das erste Ausgangsdrehmoment nur dann auf die Ausgangswelle überträgt, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle kleiner oder gleich der Winkelgeschwindigkeit des Ausgangs der ersten Ausgangsgetriebestufe ist. Die Freilaufeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass diese ein Drehmoment in eine erste Drehrichtung überträgt und in einer Gegenrichtung freiläuft. The first powertrain further includes a first freewheel device operatively connected to the first output gear stage and the output shaft such that a first output torque may be transmitted from the first output gear stage to the output shaft via the freewheel device. In particular, the freewheel device forms an output of the first output gear stage or is coupled thereto. In particular, the freewheel device is designed such that it transmits the first output torque to the output shaft only if the angular speed of the output shaft is less than or equal to the angular speed of the output of the first output gear stage. The freewheel device is preferably designed so that this one Transmitting torque in a first direction of rotation and free running in a reverse direction.
Die erste Überlagerungsgetriebestufe und die erste Ausgangsgetriebestufe weisen jeweils eine Rampenzahnradpaarung auf. Wenn üblicherweise Zahnräder rund ausgebildet sind, werden erfindungsgemäß Zahnräder eingesetzt, deren Form, insbesondere deren Wälzlinie, von einem Kreis abweichen. Bei den Rampenzahnradpaarungen ist allerdings vorgesehen, dass die Drehachsen der zueinander gehörigen, unrunden Zahnräder einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Somit ist der Radiusverlauf der unrunden Zahnräder beziehungsweise deren Wälzlinien einer Rampenzahnradpaarung so gewählt, dass für jede Winkellage gilt, dass der aktuelle Radius der unrunden Zahnräder in der Kontaktsituation addiert insgesamt den Abstand der Drehachsen ergibt. The first superposition gear stage and the first output gear stage each have a Rampenzahnradpaarung. If usually gears are formed round, gears are used according to the invention, the shape, in particular the rolling line, deviate from a circle. In the Rampenzahnradpaarungen However, it is provided that the axes of rotation of each other, non-circular gears have a constant distance from each other. Thus, the radius profile of the non-circular gears or their pitch lines of a Rampenzahnradpaarung is chosen so that applies for each angular position that the current radius of the non-circular gears added in the contact situation results in a total of the distance of the axes of rotation.
Durch den Einsatz der Rampenzahnradpaarung mit unrunden Zahnrädern wird erreicht, dass ein Überlagerungsübersetzungsverhältnis der Rampenzahnradpaarung der Überlagerungsgetriebestufe abhängig von dem Eingangsdrehwinkel der ersten Eingangswelle ist. In gleicher Weise ist ein Ausgangsübersetzungsverhältnis der Rampenzahnradpaarung der Ausgangsgetriebestufe abhängig von dem Zwischendrehwinkel der Zwischenwelle und zudem von dem Eingangsdrehwinkel der zweiten Eingangswelle. Insbesondere ändern sich das winkelabhängige Überlagerungsübersetzungsverhältnis und das winkelabhängige Ausgangsübersetzungsverhältnis periodisch mit der gleichen Periodenlänge.By using the ramp gear pairing with non-circular gears, it is achieved that a superposition gear ratio of the ramp gear pairing of the superposition gear stage is dependent on the input rotational angle of the first input shaft. Likewise, an output gear ratio of the ramp gear pairing of the output gear stage is dependent on the intermediate rotational angle of the intermediate shaft and also on the input rotational angle of the second input shaft. In particular, the angle-dependent overlay translation ratio and the angle-dependent output ratio change periodically with the same period length.
Die bereits erwähnte Phasenstelleinrichtung ist zur Einstellung eines Phasenversatzes zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle ausgebildet, sodass auch ein Phasenversatz zwischen dem winkelabhängigen Eingangsübersetzungsverhältnis und dem winkelabhängigen Ausgangsübersetzungsverhältnis geschaffen wird. Das Gesamtübersetzungsverhältnis des ersten Antriebsstrangs und insbesondere der Getriebevorrichtung, also das Übersetzungsverhältnis zwischen der Verteilungseinrichtung beziehungsweise den zwei Eingangswellen, und der Ausgangswelle, ist abhängig von dem Phasenversatz. In Abhängigkeit des Phasenversatzes kann somit das Gesamtübersetzungsverhältnis eingestellt werden, sodass eine Getriebevorrichtung mit variablem Übersetzungsverhältnis geschaffen ist. Der Phasenversatz wird besonders bevorzugt statisch eingestellt, das heißt, dass der Phasenversatz üblicherweise über mehrere Umdrehungen der Eingangswellen und/oder der Ausgangswelle konstant ist. The already mentioned phase adjusting device is designed to set a phase offset between the first and the second input shaft, so that a phase offset between the angle-dependent input transmission ratio and the angle-dependent output transmission ratio is also provided. The overall gear ratio of the first drive train and in particular of the transmission device, ie the transmission ratio between the distribution device or the two input shafts, and the output shaft, is dependent on the phase offset. Depending on the phase offset, the total transmission ratio can thus be set, so that a transmission device with a variable transmission ratio is created. The phase offset is particularly preferably set statically, that is, the phase offset is usually constant over several revolutions of the input shafts and / or the output shaft.
Die Erfindung schlägt somit eine konstruktive Alternative zum Stand der Technik zur Schaffung einer Getriebevorrichtung mit einem variabel einstellbaren Gesamtübersetzungsverhältnis vor. Vorteile ergeben sich zum Beispiel dadurch, dass der Phasenversatz durch Änderung der Relativwinkellage zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle erzeugt wird, was durch die Phasenstelleinrichtung in einfacher Weise konstruktiv zum Beispiel in der Verteilungseinrichtung umsetzbar ist. Besondere Vorteile ergeben sich insbesondere daher, dass – wie nachfolgend noch erläutert wird – mehr als ein Antriebsstrang verwendet werden kann, wobei die weiteren Antriebsstränge in einfacher Weise in die Getriebevorrichtung integriert werden können.The invention thus proposes a constructive alternative to the prior art for the creation of a transmission device with a variably adjustable overall transmission ratio. Advantages result, for example, from the fact that the phase offset is generated by changing the relative angular position between the first and the second input shaft, which can be implemented in a constructive manner by the phase adjusting device, for example in the distribution device. Particular advantages arise in particular because - as will be explained below - more than one drive train can be used, the other drive trains can be integrated in a simple manner in the transmission device.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Überlagerungsgetriebestufe und die erste Ausgangsgetriebestufe jeweils als eine Planetengetriebestufe ausgebildet. Konstruktiv betrachtet ist es bevorzugt, dass die erste Eingangswelle mit einem Planetenträger der ersten Überlagerungsgetriebestufe und die zweite Eingangswelle mit einem Planetenträger der ersten Ausgangsgetriebestufe drehfest gekoppelt ist. Durch die Wahl der Planetenträger als Eingangsorgane kann die Getriebevorrichtung in einfacher, koaxialer Weise aufgebaut werden. Besonders bevorzugt sind der Planetenträger der Überlagerungsgetriebestufe und der Planetenträger der Ausgangsgetriebestufe koaxial zueinander angeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the first superposition gear stage and the first output gear stage are each formed as a planetary gear stage. Structurally, it is preferred that the first input shaft is rotatably coupled to a planet carrier of the first superposition gear stage and the second input shaft to a planet carrier of the first output gear stage. By choosing the planet carrier as input organs, the transmission device can be constructed in a simple, coaxial manner. Particularly preferably, the planet carrier of the superposition gear stage and the planet carrier of the output gear stage are arranged coaxially with each other.
Bei einer bevorzugten, produktnahen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Rampenzahnradpaarung der ersten Überlagerungsgetriebestufe und die Rampenzahnradpaarung der ersten Ausgangsgetriebestufe jeweils einen Arbeitswinkelbereich und jeweils einen Rückführwinkelbereich auf. Die winkelabhängigen Übersetzungsverhältnisse sind in den Arbeitswinkelbereichen derart aufeinander abgestimmt, dass in einem Übersetzungswinkelbereich des ersten Antriebsstrangs ein Gesamtübersetzungsverhältnis des ersten Antriebsstrangs konstant ist. Die erste Überlagerungsgetriebestufe und die erste Ausgangsgetriebestufe beziehungsweise deren winkelabhängige Übersetzungsverhältnisse werden somit so gewählt, dass das resultierende Gesamtübersetzungsverhältnis zumindest in den Übersetzungswinkelbereich des ersten Antriebsstrangs konstant oder im Wesentlichen konstant ist. In einer groben Näherung können sich die beiden Übersetzungsverhältnisse winkelabhängig linear oder näherungsweise linear mit der betragsmäßig gleichen Steigung, jedoch mit unterschiedlichen Vorzeichen ändern. Insbesondere sind die Übersetzungsverhältnisse so gewählt, dass gegenläufig das eine Übersetzungsverhältnis steigt, während das andere Übersetzungsverhältnis sinkt und das resultierende Gesamtübersetzungsverhältnis des ersten Antriebsstrangs in dem Übersetzungswinkelbereich konstant ist.In a preferred, close-to-product embodiment of the invention, the Rampenzahnradpaarung the first superposition gear stage and the Rampenzahnradpaarung the first output gear stage each have a working angle range and each a return angle range. The angle-dependent gear ratios are matched to one another in the working angle ranges such that a total gear ratio of the first drivetrain is constant in a transmission angle range of the first drive train. The first superposition gear stage and the first output gear stage or their angle-dependent gear ratios are thus chosen so that the resulting overall gear ratio is constant or substantially constant at least in the transmission angle range of the first drive train. In a rough approximation, the two gear ratios may vary depending on the angle linearly or approximately linearly with the magnitude same slope, but with different signs. In particular, the gear ratios are selected such that one gear ratio increases in opposite directions while the other gear ratio decreases and the resulting overall gear ratio of the first driveline is constant in the gear angle range.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Übersetzungswinkelbereich durch den in der Phasenlage überlappenden Winkelbereich der beiden Arbeitswinkelbereiche umfasst ist.Particularly preferably, it is provided that the transmission angle range by the in the Phase angle overlapping angle range of the two working angle ranges is included.
Berücksichtigt man, dass die Arbeitswinkelbereiche nicht über 360 Grad gehen und zudem über den Phasenversatz zueinander verschoben werden können, so stellt man fest, dass auch der Übersetzungswinkelbereich sich nur über einen Teilwinkelbereich erstrecken kann. Somit dient der erste Antriebsstrang zur Umsetzung und Übertragung des Antriebsdrehmoments nur für einen Teilwinkelbereich, der durch den Übersetzungswinkelbereich abgedeckt ist. In dem verbleibenden Teilwinkelbereich, der sich dann zu 360 Grad ergänzt, wird die Freilaufeinrichtung aktiviert und die Ausgangswelle kann unabhängig und insbesondere schneller als der Ausgang der ersten Ausgangsgetriebestufe beziehungsweise des ersten Antriebsstrangs drehen.Considering that the working angle ranges do not go over 360 degrees and can be shifted over the phase shift to each other, it is found that also the transmission angle range can extend only over a partial angle range. Thus, the first drive train is used to implement and transmit the drive torque only for a partial angle range, which is covered by the transmission angle range. In the remaining partial angle range, which then adds to 360 degrees, the freewheel device is activated and the output shaft can rotate independently and in particular faster than the output of the first output gear stage or the first drive train.
Betrachtet man die unrunden Zahnräder der Rampenzahnradpaarung etwas genauer, so stellt man fest, dass diese in einer bevorzugten Ausführungsform in Umfangsrichtung oder entlang der Wälzlinie jeweils einen Arbeitsbereich und einen Rückführbereich aufweisen. In dem Arbeitsbereich steigt der Radius des unrunden Zahnrads stetig an beziehungsweise nimmt stetig ab. Nachdem ein derartiges Aufsteigen beziehungsweise Abnehmen des Radius nicht über 360 Grad möglich ist, so wird in dem Rückführbereich der Radius des unrunden Zahnrads wieder verringert beziehungsweise vergrößert. Durch den gegenseitigen Eingriff der unrunden Zahnräder einer Rampenzahnradpaarung jeweils in dem Arbeitsbereich, wird der Arbeitswinkelbereich der Rampenzahnradpaarung bestimmt. Besonders bevorzugt sind die unrunden Zahnräder in axialer Draufsicht in dem Arbeitsbereich spiralabschnittförmig ausgebildet. Der Rückführbereich kann sich theoretisch auf eine Rückführkante reduzieren, sodass der Arbeitsbereich theoretisch 360 Grad einnimmt. Um jedoch zu hohe Belastungen zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass der Rückführbereich einen ausgedehnten Winkelbereich, zum Beispiel zwischen 10 Grad und 30 Grad, einnimmt. Considering the non-circular gears of the Rampenzahnradpaarung a little closer, it is found that these have in a preferred embodiment in the circumferential direction or along the pitch line each have a working area and a return area. In the work area, the radius of the non-circular gear increases steadily or decreases steadily. After such an increase or decrease in the radius is not possible over 360 degrees, the radius of the non-circular gear is again reduced or increased in the return region. By the mutual engagement of the non-circular gears of a Rampenzahnradpaarung respectively in the work area, the working angle range of the Rampenzahnradpaarung is determined. Particularly preferably, the non-circular gears are formed in an axial plan view in the working area spiral section. The return area can theoretically be reduced to a return edge, so that the working area theoretically occupies 360 degrees. However, to avoid excessive loads, it is preferred that the return area occupy a wide range of angles, for example between 10 degrees and 30 degrees.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Rampenzahnradpaarung der ersten Überlagerungsgetriebestufe ein Planetenrad, welches an dem Planetenträger drehbar gelagert ist und ein Sonnenrad, welches drehfest und/oder stationär ausgebildet ist.In a preferred structural embodiment of the invention, the Rampenzahnradpaarung the first superposition gear stage comprises a planetary gear, which is rotatably mounted on the planet carrier and a sun gear, which is rotationally fixed and / or stationary.
Optional ergänzend umfasst die erste Überlagerungsgetriebestufe eine Übersetzungszahnradpaarung, wobei die Übersetzungszahnradpaarung ein Planetenrad und ein Sonnenrad vorzugsweise mit runden Zahnrädern aufweist. Das Planetenrad ist mit dem Planetenrad der Rampenzahnradpaarung drehfest verbunden, sodass diese gemeinsam auf dem Planetenträger drehen können. Das Sonnenrad ist dagegen mit der Zwischenwelle drehfest verbunden. Das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungszahnradpaarung ist besonders bevorzugt zwischen dem größten und dem kleinsten Wert der Übersetzung des Eingangsübersetzungsverhältnisses angeordnet. In dieser Ausgestaltung wird von der Überlagerungsgetriebestufe eine oszillierende und/oder reversierende Drehung beziehungsweise Schwenkung auf die Zwischenwelle übertragen. Anders ausgedrückt schwenkt die Zwischenwelle abwechselnd in und gegen den Uhrzeigersinn. Die Übersetzungszahnradpaarung der ersten Überlagerungsgetriebestufe ist besonders bevorzugt als eine 1:1 Übersetzung ausgebildet.Optionally, in addition, the first superposition gear stage comprises a Übersetzungszahnradpaarung, the Übersetzungszahnradpaarung having a planetary gear and a sun gear preferably with round gears. The planetary gear is rotatably connected to the planetary gear of the Rampenzahnradpaarung so that they can rotate together on the planet carrier. The sun gear, however, is rotatably connected to the intermediate shaft. The ratio of the ratio gear pairing is particularly preferably arranged between the largest and the smallest value of the ratio of the input transmission ratio. In this embodiment, an oscillating and / or reversing rotation or pivoting is transmitted to the intermediate shaft of the superposition gear stage. In other words, the intermediate shaft alternately pivots clockwise and counterclockwise. The Übersetzungszahnradpaarung the first superposition gear stage is particularly preferably formed as a 1: 1 translation.
Konstruktiv ist es bevorzugt, dass die Rampenzahnradpaarung der ersten Ausgangsgetriebestufe ein Planetenrad und ein Sonnenrad aufweist. Das Planetenrad ist an dem Planetenträger drehbar gelagert, das Sonnenrad ist dagegen mit der Zwischenwelle drehfest verbunden.Structurally, it is preferred that the Rampenzahnradpaarung the first output gear stage comprises a planetary gear and a sun gear. The planet gear is rotatably mounted on the planet carrier, the sun gear, however, is rotatably connected to the intermediate shaft.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste Ausgangsgetriebestufe eine Ausgangszahnradpaarung, welche ein Planetenrad und ein Sonnenrad aufweist. Das Planetenrad ist mit dem Planetenrad der Rampenzahnradpaarung drehfest verbunden, sodass diese gemeinsam auf dem Planetenträger rotieren können. Das Sonnenrad ist dagegen mit der Ausgangswelle drehfest verbunden. Das Übersetzungsverhältnis der Ausgangszahnradpaarung ist besonders bevorzugt zwischen dem größten und dem kleinsten Wert der Übersetzung des Ausgangsübersetzungsverhältnisses angeordnet. Die Ausgangszahnradpaarung der ersten Überlagerungsgetriebestufe ist besonders bevorzugt als eine 1:1 Übersetzung ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, the first output gear stage includes an output gear pair having a planetary gear and a sun gear. The planetary gear is rotatably connected to the planetary gear of the Rampenzahnradpaarung so that they can rotate together on the planet carrier. The sun gear, however, is rotatably connected to the output shaft. The gear ratio of the output gear pairing is particularly preferably arranged between the highest and the lowest value of the ratio of the output gear ratio. The Ausgangszahnradpaarung the first superposition gear stage is particularly preferably formed as a 1: 1 translation.
In dieser konstruktiven Ausgestaltung ist die Getriebevorrichtung als eine IVT (infinitely variable transmission) Übersetzungseinrichtung realisiert. Das bedeutet, dass die Gesamtübersetzung einen Wert von i = 0 oder einen Wert von i > 0 einnehmen kann. Insbesondere ist es möglich, einen Leerlauf einzustellen. In this constructive embodiment, the transmission device is realized as an IVT (infinitely variable transmission) translation device. This means that the total translation can take a value of i = 0 or a value of i> 0. In particular, it is possible to set an idle.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung umfasst die Verteilungseinrichtung eine Vorgelegewelle mit einem ersten Antriebsabschnitt und einem zweiten Antriebsabschnitt. Der erste Antriebsabschnitt ist mit der ersten Eingangswelle und der zweite Antriebsabschnitt mit der zweiten Eingangswelle wirkverbunden. Beispielsweise sind jeweils Antriebsabschnitt und Eingangswelle über eine Getriebestufe miteinander wirkverbunden, wobei die Getriebestufen jeweils gleich ausgebildet sind. Die Phasenstelleinrichtung ist ausgebildet, die Antriebsabschnitte um deren gemeinsame Drehachse relativ zueinander zu verdrehen, um den Phasenversatz zu erzeugen. Durch eine relative Verdrehung des ersten und des zweiten Antriebsabschnitts zueinander werden über die Übersetzung der Getriebestufen in gleicher Weise die Eingangswellen zueinander verdreht. In Abhängigkeit der Auswahl der Getriebestufen wird der Phasenversatz 1:1 oder in einem anderen Verhältnis übertragen.In a preferred structural realization of the invention, the distribution device comprises a countershaft with a first drive section and a second drive section. The first drive section is operatively connected to the first input shaft and the second drive section is operatively connected to the second input shaft. For example, each drive section and input shaft are operatively connected to each other via a gear stage, wherein the gear stages are each formed the same. The phase adjusting device is designed to rotate the drive sections about their common axis of rotation relative to one another in order to generate the phase offset. By a relative rotation the first and the second drive section to each other via the translation of the gear stages in the same way, the input shafts are rotated relative to each other. Depending on the selection of the gear stages, the phase offset is transmitted 1: 1 or in a different ratio.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Getriebevorrichtung mindestens oder genau einen weiteren Antriebsstrang auf, wobei der weitere Antriebsstrang phasenversetzt zu dem ersten Antriebsstrang arbeitet. Der weitere Antriebsstrang ist konstruktiv analog zu dem ersten Antriebsstrang ausgebildet und weist eine weitere Überlagerungsgetriebestufe und eine weitere Ausgangsgetriebestufe, die baugleich zu der ersten Überlagerungsgetriebestufe bzw. zu der ersten Ausgangsgetriebestufe ausgebildet ist. In der möglichen Ausbildung mit den Rampenzahnradpaarungen mit unrunden Zahnrädern sitzen die Planetenräder der ersten und der weiteren Überlagerungsgetriebestufe auf dem gleichen Planetenträger und die Planetenräder der ersten und der weiteren Ausgangsgetriebestufe auf dem gleichen Planetenträger, so dass die Phasenstelleinrichtung zugleich einen Phasenversatz in dem ersten und in dem weiteren Antriebsstrang erzeugt. In a preferred development of the invention, the transmission device has at least or exactly one further drive train, wherein the further drive train operates out of phase with the first drive train. The further drive train is structurally designed analogously to the first drive train and has a further superimposition gear stage and a further output gear stage, which is constructed identically to the first superposition gear stage or to the first output gear stage. In the possible training with the Rampenzahnradpaarungen with non-circular gears sit the planetary gears of the first and the other superposition gear on the same planet carrier and the planetary gears of the first and the other output gear stage on the same planet carrier, so that the phase adjusting device at the same time a phase offset in the first and in the generated further powertrain.
Die Übersetzungswinkelbereiche der Antriebsstränge sind jedoch versetzt zueinander angeordnet, so dass die Freilaufeinrichtungen des ersten und des weiteren Antriebsstrangs das Antriebsdrehmoment versetzt auf die Ausgangswelle übertragen, um eine zeitlich betrachtet gleichmäßige Ausgangsdrehmomentverteilung auf der Ausgangswelle zu erreichen. Besonders bevorzugt sind die Übersetzungswinkelbereiche und der Versatz zwischen erstem und weiteren Antriebsstrang so gewählt, dass stets über 360° ein Antriebsdrehmoment an die Ausgangswelle ausgegeben wird.However, the transmission angle ranges of the drive trains are staggered so that the freewheel devices of the first and further drive trains offset the drive torque to the output shaft to achieve a temporally uniform output torque distribution on the output shaft. Particularly preferably, the transmission angle ranges and the offset between the first and further drive trains are chosen such that a drive torque is always output to the output shaft over 360 °.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Fahrzeug mit der Getriebevorrichtung. Another object of the invention is the vehicle with the transmission device.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Beispielsweise kann die Getriebevorrichtung
Die Getriebevorrichtung
Der erste Antriebsstrang
Der Ausgang der ersten Ausgangsgetriebestufe
Die erste Freilaufeinrichtung
Die erste Überlagerungsgetriebestufe
Die Überlagerungsgetriebestufe
Das Planetenrad
Die Ausgangsgetriebestufe
Der weitere Antriebsstrang
Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments weist die Getriebevorrichtung
Durch unrunde Zahnräder der ersten Überlagerungsgetriebestufe
Sowohl das Überlagerungsübersetzungsverhältnis der Überlagerungsgetriebestufe
Die Übersetzungsverhältnisse sind im jeweiligen Verlauf so gewählt, dass eines der Übersetzungsverhältnisse, vorzugsweise das Überlagerungsübersetzungsverhältnis, linear ansteigend ist und zugleich das andere Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise das Ausgangsübersetzungsverhältnis, linear absteigend ist. Für den Fall, dass die Übersetzungsverhältnisse die gleiche Steigung aufweisen und im Wesentlichen die gleiche Amplitudenhöhe aufweisen, so laufen diese bei einem Phasenversatz von epsilon = 0 Grad so, dass deren Übersetzungsverhältnisse sich für jede Winkeleinstellung der Eingangswelle
Werden über die Phasenverstelleinrichtung
Um das winkelabhängige Übersetzungsverhältnis zu realisieren, weisen die Eingangsgetriebestufe
In der
Es gilt
- A
- minimales Anfangsübersetzungsverhältnis
- B
- Steigung des Übersetzungsverhältnisses
- A
- minimal initial gear ratio
- B
- Slope of the gear ratio
Durch Integration ergibt sich daraus für den Abtriebswinkel β als Funktion des Antriebswinkels α:
Für einen Umlauf des Antriebswinkels α soll auch der Abtriebswinkel β genau einmal umlaufen. Die beiden Faktoren A und B in der Übersetzungsvorgabe sind dadurch nicht mehr beide frei wählbar. Nur einer der beiden Faktoren kann frei vorgegeben werden – z.B. A –, und der andere muss dann passend dazu so bestimmt werden, dass sich für α = 360 Grad und für β = –360 Grad ergeben.For a rotation of the drive angle α and the output angle β should rotate exactly once. The two factors A and B in the translation specification are no longer both freely selectable. Only one of the two factors can be freely specified - e.g. A -, and the other must then be suitably determined to give for α = 360 degrees and for β = -360 degrees.
Somit muss gelten:
Diese Formel kann wahlweise analytisch oder durch "Ausprobieren", also systematische Parameteränderung gelöst werden. Auf diese Weise kann die Zahnradpaarung mit unrunden Zahnrädern konstruiert werden.This formula can be solved either analytically or by "trying out", ie systematic parameter change. In this way, the gear pairing can be constructed with non-circular gears.
Durch die zweite Eingangsgetriebestufe
Wie in der
Die unrunden Zahnräder der ersten Ausgangsplanetenstufe
Zusammenfassend betrachtet wird die erste Zahnradpaarung am Sonnenrad
Bei einem Phasenversatzwinkel von epsilon = 0 Grad ist die Abtriebswinkelgeschwindigkeit delta' exakt gleich der Antriebswinkelgeschwindigkeit α' (Gesamtübertragungsverhältnis i = 1), während sich bei einem Phasenversatzwinkel epsilon ungleich 0 Grad eine konstante Abtriebswinkelgeschwindigkeit delta' ergibt, die – abhängig vom Betrag und der Richtung des Phasenversatzwinkels epsilons – kleiner als die Antriebswinkelgeschwindigkeit alpha' ist (Gesamtübertragungsverhältnis i < 1). übertragungsverhältnis i < 1). Damit kann in Abhängigkeit des Phasenversatzwinkels epsilon das Gesamtübertragungsverhältnis i eingestellt werden. At a phase offset angle of epsilon = 0 degrees, the output angular velocity delta 'is exactly equal to the drive angular velocity α' (total transmission ratio i = 1), while at a phase offset angle epsilon not equal to 0 degrees, a constant output angular velocity delta 'results which, depending on the magnitude and the direction of the phase offset angle epsilons, is smaller than the drive angular velocity alpha' (total transfer ratio i <1). transmission ratio i <1). Thus, depending on the phase shift angle epsilon, the total transfer ratio i can be set.
In Abhängigkeit des Phasenversatzwinkels epsilon wird somit im Übersetzungswinkelbereich die Höhe der Gesamtübersetzung G kontinuierlich und/oder stufenlos eingestellt. Allerdings erfolgt durch eine Erniedrigung des Gesamtübersetzungsverhältnisses G eine Reduktion des Übersetzungswinkelbereichs, sodass Winkelbereiche in Bezug auf den Drehwinkel α auftreten, in denen kein Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle
Um diese „Drehmomentlöcher“ zu kompensieren, weist – wie in der
Im Unterschied zu dem ersten Antriebsstrang
Bei einer bevorzugten Ausbildung des Ausführungsbeispiels weist die Getriebevorrichtung
Die Getriebevorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Getriebevorrichtung transmission device
- 2a, b2a, b
- Eingangswellen input shafts
- 33
- Ausgangswelle output shaft
- 44
- Gehäuse casing
- 55
- Antriebsstrang powertrain
- 66
- Antriebsstrang powertrain
- 77
- leer empty
- 88th
- Überlagerungsgetriebestufe Superposition gear stage
- 8'8th'
- weitere Überlagerungsgetriebestufe further superposition gear stage
- 8.18.1
- Überlagerungsplanetenstufe Superimposition planetary stage
- 8.1.P8.1.P
- Planetenrad planet
- 8.1.S8.1.S
- Sonnenrad sun
- 8.28.2
- Überlagerungsplanetenstufe Superimposition planetary stage
- 8.2.P8.2.P
- Planetenrad planet
- 8.2.S8.2.S
- Sonnenrad sun
- 8.T8.T
- Überlagerungsplanetenträger Overlay planet carrier
- 99
- Ausgangsgetriebestufe Output gear stage
- 9'9 '
- weitere Ausgangsgetriebestufe additional output gear stage
- 9.19.1
- Ausgangsplanetenstufe Output planetary stage
- 9.29.2
- Ausgangsplanetenstufe Output planetary stage
- 9.T9.T
- Ausgangsplanetenträger Output planetary carrier
- 1010
- Zwischenwelle intermediate shaft
- 1111
- Freilaufeinrichtung Freewheel device
- 11'11 '
- weitere Freilaufeinrichtung further freewheel device
- 1212
- Phasenstelleinrichtung Phase adjustment device
- 1313
- Verteilungseinrichtung distribution facility
- 1414
- Vorgelegewelle Countershaft
- 14.114.1
- Vorgelegegetriebestufe Countershaft gear stage
- 14.214.2
- Vorgelegegetriebestufe Countershaft gear stage
- 15a, b15a, b
- Abtriebsabschnitte output sections
- HDHD
- Hauptdrehachse Main axis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3616343 C2 [0003] DE 3616343 C2 [0003]
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-
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- 2014-01-09 DE DE102014200240.0A patent/DE102014200240B4/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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