DE102020216299A1 - Transmission for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebe (4), umfassend eine erste Eingangswelle (10), eine zweite Eingangswelle (11) und eine Vorgelegewelle (12), wobei eine erste Stirnradstufe (20) mit einem auf der ersten Eingangswelle (10) platzierten Festrad (23) und einem hiermit kämmenden Losrad (24) vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle (12) gelagert und über ein erstes Schaltelement (S2) an der Vorgelegewelle (12) festsetzbar ist. Ferner ist eine zweite Stirnradstufe (19) mit einem auf der zweiten Eingangswelle (11) platzierten Festrad (26) und einem hiermit kämmenden Losrad (25) vorgesehen, welches drehbar auf der Vorgelegewelle (12) gelagert und über ein zweites Schaltelement (S4) an der Vorgelegewelle (12) festsetzbar ist. Zudem können das Losrad (24) der ersten Stirnradstufe (20) und das Losrad (25) der zweiten Stirnradstufe (19) über ein drittes Schaltelement (S3) drehfest verbunden werden. Zum unmittelbaren Koppeln der ersten Eingangswelle (10) mit der Vorgelegewelle (12) ist neben der ersten Stirnradstufe (20) nur noch eine dritte Stirnradstufe (18) vorgesehen, die ein Festrad (21) und ein Losrad (22) aufweist und welcher ein viertes Schaltelement (S1) zugeordnet ist, welches bei Betätigung das Losrad (22) der dritten Stirnradstufe (18) festsetzt und dabei die erste Eingangswelle (10) und die Vorgelegewelle (12) miteinander koppelt. Die zweite Eingangswelle (11) und die Vorgelegewelle (12) sind unmittelbar nur über die zweite Stirnradstufe (19) koppelbar.The invention relates to a transmission (4), comprising a first input shaft (10), a second input shaft (11) and a countershaft (12), a first spur gear stage (20) having a fixed gear (23 ) and a loose wheel (24) meshing with it, which is rotatably mounted on the countershaft (12) and can be fixed on the countershaft (12) via a first switching element (S2). Furthermore, a second spur gear stage (19) is provided with a fixed gear (26) placed on the second input shaft (11) and an idler gear (25) meshing with it, which is rotatably mounted on the countershaft (12) and via a second shifting element (S4). the countershaft (12) can be fixed. In addition, the idler gear (24) of the first spur gear stage (20) and the idler gear (25) of the second spur gear stage (19) can be non-rotatably connected via a third switching element (S3). For direct coupling of the first input shaft (10) to the countershaft (12), only a third spur gear stage (18) is provided in addition to the first spur gear stage (20), which has a fixed gear (21) and an idler gear (22) and which has a fourth Switching element (S1) is assigned, which when actuated fixes the loose wheel (22) of the third spur gear stage (18) and thereby couples the first input shaft (10) and the countershaft (12) to one another. The second input shaft (11) and the countershaft (12) can only be coupled directly via the second spur gear stage (19).
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle und eine Vorgelegewelle, wobei die Vorgelegewelle permanent mit einer Abtriebsseite in Verbindung steht, wobei eine erste Stirnradstufe mit einem auf der ersten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und über ein erstes Schaltelement an der Vorgelegewelle festsetzbar ist, wobei ferner eine zweite Stirnradstufe mit einem auf der zweiten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen ist, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und über ein zweites Schaltelement an der Vorgelegewelle festsetzbar ist, wobei das Losrad der ersten Stirnradstufe und das Losrad der zweiten Stirnradstufe über ein drittes Schaltelement drehfest miteinander verbindbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem vorgenannten Getriebe.The invention relates to a transmission for a motor vehicle, comprising a first input shaft, a second input shaft and a countershaft, the countershaft being permanently connected to an output side, a first spur gear stage having a fixed wheel placed on the first input shaft and a loose wheel meshing with it which is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed to the countershaft via a first switching element, with a second spur gear stage having a fixed wheel placed on the second input shaft and a loose wheel meshing with it being provided, which is rotatably mounted on the countershaft and via a second Switching element can be fixed on the countershaft, the loose wheel of the first spur gear stage and the loose wheel of the second spur gear stage being rotatably connected to one another via a third switching element. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle drive train with an aforementioned transmission.
Bei Kraftfahrzeugen sind mehrgängige Getriebe bekannt, bei welchen mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge durch Betätigung entsprechender Schaltelemente geschaltet werden können, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Bei Getrieben für Hybridfahrzeuge wird ein vorgenanntes Getriebe häufig auch mit einer oder mehreren Elektromaschinen kombiniert, wobei die zumindest eine Elektromaschine dabei im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi, wie einem rein elektrischen Fahren, auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden kann.Multi-gear transmissions are known in motor vehicles, in which several different transmission ratios can be shifted as gears by actuating corresponding shifting elements, this preferably being carried out automatically. In this case, the transmission is used to suitably implement a tractive force available from a drive machine of the motor vehicle with regard to various criteria. In transmissions for hybrid vehicles, an aforementioned transmission is often combined with one or more electric machines, with the at least one electric machine being able to be integrated in different ways in the transmission to represent different operating modes, such as purely electric driving.
Aus der
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe zu schaffen, bei welchem bei einem kompakten Aufbau und einem niedrigen Herstellungsaufwand eine hohe Anzahl an Gängen schaltbar ist.Proceeding from the prior art described above, it is now the object of the present invention to provide a transmission in which a large number of gears can be shifted with a compact design and low manufacturing costs.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 15.This object is achieved based on the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle und eine Vorgelegewelle, welche permanent mit einer Abtriebsseite in Verbindung steht. Dabei ist eine erste Stirnradstufe mit einem auf der ersten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist und über ein erstes Schaltelement an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Zudem ist eine zweite Stirnradstufe mit einem auf der zweiten Eingangswelle platzierten Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad vorgesehen, welches drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist und über ein zweites Schaltelement an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Dabei können das Losrad der ersten Stirnradstufe und das Losrad der zweiten Stirnradstufe über ein drittes Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden.According to the invention, a transmission includes a first input shaft, a second input shaft, and a countershaft permanently connected to an output side. A first spur gear stage is provided with a fixed wheel placed on the first input shaft and a loose wheel meshing with it, which is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed on the countershaft via a first switching element. In addition, a second spur gear stage is provided with a fixed wheel placed on the second input shaft and a loose wheel meshing with it, which is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed on the countershaft via a second switching element. The idler gear of the first spur gear stage and the idler gear of the second spur gear stage can be connected to one another in a torque-proof manner via a third switching element.
Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines entsprechenden Schaltelements vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.In the context of the invention, a “shaft” is to be understood as meaning a rotatable component of the transmission, via which a power flow can be guided between components, if necessary with simultaneous actuation of a corresponding shifting element. The respective shaft can connect the components to one another axially or radially or both axially and radially. The respective shaft can also be present as an intermediate piece, via which a respective component is connected radially, for example.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Getriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen von Wellen des Getriebes orientiert sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen Komponente des Getriebes, insbesondere einer jeweiligen Welle zu verstehen.In the context of the invention, “axial” means an orientation in the direction of a longitudinal central axis of the transmission, parallel to which the axes of rotation of shafts of the transmission are also oriented. “Radial” is then an orientation in the diameter direction of a respective component of the transmission, in particular to understand a respective shaft.
Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt über eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle, wobei die beiden Eingangswellen dabei bevorzugt koaxial zueinander liegen. Insbesondere sind die Eingangswellen dabei jeweils je einem Teilgetriebe des Getriebes zugeordnet, über welches eine Kraftflussführung ausgehend von der jeweils zugehörigen Eingangswelle zu der Vorgelegewelle und damit auch zu der hiermit permanent gekoppelten Abtriebsseite vorgenommen werden kann. Die Vorgelegewelle ist hierbei achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet und kann mit der ersten Eingangswelle über die erste Stirnradstufe durch Betätigung des ersten Schaltelements sowie mit der zweiten Eingangswelle über die zweite Stirnradstufe durch Betätigung des zweiten Schaltelements jeweils gekoppelt werden. Im Rahmen der Erfindung können dabei neben der Vorgelegewelle ggf. noch eine oder mehrere weitere, achsparallele Vorgelegewellen vorgesehen sein. Besonders bevorzugt verfügt das erfindungsgemäße Getriebe aber über genau eine Vorgelegewelle.The transmission according to the invention has a first input shaft and a second input shaft, with the two input shafts preferably being coaxial with one another. In particular, the input shafts are each assigned to a partial transmission of the transmission, via which a power flow can be guided starting from the respective associated input shaft to the countershaft and thus also to the output side permanently coupled thereto. The countershaft is arranged axially parallel to the two input shafts and can be coupled to the first input shaft via the first spur gear stage by actuating the first shifting element and to the second input shaft via the second spur gear stage by actuating the second shifting element. Within the scope of the invention, in addition to the countershaft, one or more additional countershafts that are parallel to the axis can optionally be provided. However, the transmission according to the invention particularly preferably has exactly one countershaft.
Die erste Stirnradstufe setzt sich aus einem Festrad und einem hiermit kämmenden Losrad zusammen, wobei das Festrad hierbei drehfest auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist, wohingegen das Losrad der ersten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und durch Schließen des ersten Schaltelements an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Dies hat dann zur Folge, dass die erste Eingangswelle und die Vorgelegewelle über die erste Stirnradstufe unmittelbar miteinander gekoppelt werden. Auch die zweite Stirnradstufe wird durch ein Festrad und ein hiermit kämmendes Losrad gebildet, von welchen das Festrad drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordnet ist, während das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert und durch Betätigen des zweiten Schaltelements an der Vorgelegewelle festsetzbar ist. Somit hat ein Schließen des zweiten Schaltelements eine unmittelbare Koppelung der zweiten Eingangswelle und der Vorgelegewelle über die zweite Stirnradstufe zur Folge.The first spur gear stage consists of a fixed gear and an idler gear meshing with it, with the fixed gear being arranged in a rotationally fixed manner on the first input shaft, whereas the idler gear of the first spur gear stage is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed on the countershaft by closing the first shifting element . The consequence of this is that the first input shaft and the countershaft are directly coupled to one another via the first spur gear stage. The second spur gear stage is also formed by a fixed gear and an idler gear meshing with it, of which the fixed gear is arranged in a rotationally fixed manner on the second input shaft, while the idler gear of the second spur gear stage is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed on the countershaft by actuating the second switching element. Closing the second switching element thus results in a direct coupling of the second input shaft and the countershaft via the second spur gear stage.
Die Losräder der ersten Stirnradstufe und der zweiten Stirnradstufe können, neben einer jeweiligen Festsetzbarkeit an der Vorgelegewelle, zudem durch Betätigen des dritten Schaltelements auch drehfest miteinander verbunden werden, wodurch dann die Eingangswellen über die beiden Stirnradstufen miteinander gekoppelt sind. Dementsprechend kann von dem Teilgetriebe mit der einen Eingangswelle auf das Teilgetriebe mit der anderen Eingangswelle zugegriffen werden.The idler gears of the first spur gear stage and the second spur gear stage can, in addition to being fixable on the countershaft, also be connected to one another in a torque-proof manner by actuating the third switching element, whereby the input shafts are then coupled to one another via the two spur gear stages. Accordingly, the sub-transmission with one input shaft can be accessed from the sub-transmission with the other input shaft.
Die Vorgelegewelle ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe permanent mit einer Abtriebsseite gekoppelt. Bevorzugt ist über die Abtriebsseite des Getriebes dabei im Weiteren eine Koppelung mit einem achsparallel zu den Eingangswellen des Getriebes angeordneten Differentialgetriebe hergestellt. Dabei liegt die Abtriebsseite bevorzugt axial im Bereich von oder nahe an einer Anschlussstelle des Getriebes, an welcher im verbauten Zustand des Getriebes eine Anbindung an eine vorgeschaltete Antriebsmaschine hergestellt ist oder hergestellt werden kann. Prinzipiell kann die Abtriebsseite aber auch in einem sonstigen Bereich zwischen axialen Enden des Getriebes platziert sein. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.In the transmission according to the invention, the countershaft is permanently coupled to an output side. Furthermore, a coupling with a differential gear arranged axially parallel to the input shafts of the gear is preferably produced via the output side of the gear. The output side is preferably located axially in the area of or close to a connection point of the transmission, at which a connection to an upstream drive machine is established or can be established in the installed state of the transmission. In principle, however, the output side can also be placed in another area between the axial ends of the transmission. This type of arrangement is particularly suitable for use in a motor vehicle with a drive train oriented transversely to the direction of travel of the motor vehicle.
Alternativ dazu könnte die Abtriebsseite des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle des Getriebes liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei sind ein Antrieb und ein Abtrieb des Getriebes insbesondere an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.As an alternative to this, the output side of the transmission could in principle also be provided at an axial end of the transmission which is opposite to a connection point of the transmission. In this case, an input and an output of the transmission are placed in particular on opposite axial ends of the transmission. A transmission designed in this way is suitable for use in a motor vehicle with a drive train aligned in the direction of travel of the motor vehicle.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass zum unmittelbaren Koppeln der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle neben der ersten Stirnradstufe nur noch eine dritte Stirnradstufe vorgesehen ist, die ein Festrad und ein Losrad aufweist und welcher ein viertes Schaltelement zugeordnet ist, welches bei Betätigung das Losrad der dritten Stirnradstufe festsetzt und dabei die erste Eingangswelle und die Vorgelegewelle miteinander koppelt. Ferner können die zweite Eingangswelle und die Vorgelegewelle unmittelbar nur über die zweite Stirnradstufe gekoppelt werden. Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Getriebe also noch eine dritte Stirnradstufe auf, welche neben der ersten Stirnradstufe die einzige weitere Stirnradstufen ist, über welche die erste Eingangswelle unmittelbar mit der Vorgelegewelle gekoppelt werden kann. Dies wird dabei dadurch realisiert, dass ein Losrad der dritten Stirnradstufe durch Betätigen eines zugehörigen, vierten Schaltelements festgesetzt wird. In der Folge sind dann die erste Eingangswelle und die Vorgelegewelle über die dritte Stirnradstufe miteinander gekoppelt. Hingegen kann die zweite Eingangswelle nur über die zweite Stirnradstufe unmittelbar mit der Vorgelegewelle gekoppelt werden.The invention now includes the technical teaching that for the direct coupling of the first input shaft to the countershaft, in addition to the first spur gear stage, only a third spur gear stage is provided, which has a fixed wheel and a loose wheel and to which a fourth shifting element is assigned, which when actuated causes the loose wheel the third spur gear sets and thereby couples the first input shaft and the countershaft to each other. Furthermore, the second input shaft and the countershaft can be coupled directly only via the second spur gear. In other words, the transmission according to the invention also has a third spur gear stage which, in addition to the first spur gear stage, is the only other spur gear stage via which the first input shaft can be coupled directly to the countershaft. This is realized in that a loose wheel of the third spur gear stage is fixed by actuating an associated, fourth switching element. As a result, the first input shaft and the countershaft are then coupled to one another via the third spur gear stage. In contrast, the second input shaft can only be coupled directly to the countershaft via the second spur gear stage.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind also zwischen den Eingangswellen und der Vorgelegewelle genau drei Stirnradstufen vorgesehen, wobei die erste Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe dabei einer unmittelbaren Koppelung der ersten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle dienen, während die zweite Stirnradstufe für eine unmittelbare Koppelung der zweiten Eingangswelle mit der Vorgelegewelle vorgesehen ist. Dadurch kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden, bei welchem aufgrund der Koppelbarkeit der Losräder der ersten Stirnradstufe und der zweiten Stirnradstufe eine hohe Anzahl an Gängen darstellbar ist.In the transmission according to the invention, exactly three spur gear stages are provided between the input shafts and the countershaft, wherein the first spur gear stage and the third spur gear stage are used for a direct coupling of the first input shaft to the countershaft, while the second spur gear stage is provided for a direct coupling of the second input shaft to the countershaft. As a result, a transmission with a compact design and low production costs can be realized, in which a large number of gears can be represented due to the ability to couple the idler gears of the first spur gear stage and the second spur gear stage.
Unter einer „unmittelbaren Koppelbarkeit“ der jeweiligen Eingangswelle mit der Vorgelegewelle über die jeweilige Stirnradstufe ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die jeweilige Stirnradstufe bei Einbindung in den Kraftfluss direkt für die Übertragung einer Drehbewegung zwischen der jeweiligen Eingangswelle und der Vorgelegewelle sorgt, also die Stirnräder dieser Stirnradstufe alleine die Koppelung zwischen der jeweiligen Eingangswelle und der Vorgelegewelle herstellen. Dies wird dabei insbesondere dadurch erreicht, dass sowohl das auf der jeweiligen Eingangswelle vorgesehene Stirnrad der jeweiligen Stirnradstufe, als auch das auf der Vorgelegewelle angeordnete Stirnrad der jeweiligen Stirnradstufe an der jeweiligen Welle festgesetzt ist.Within the meaning of the invention, the term "immediate coupling" of the respective input shaft with the countershaft via the respective spur gear stage means that the respective spur gear stage, when integrated into the power flow, directly ensures the transmission of a rotary movement between the respective input shaft and the countershaft, i.e. the Spur gears of this spur gear stage alone produce the coupling between the respective input shaft and the countershaft. This is achieved in particular in that both the spur gear of the respective spur gear stage provided on the respective input shaft and the spur gear of the respective spur gear stage arranged on the countershaft are fixed to the respective shaft.
Hingegen sind bei der
Bevorzugt ist bei der dritten Stirnradstufe das Festrad drehfest auf der ersten Eingangswelle vorgesehen, während das Losrad der dritten Stirnradstufe drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist und über das vierte Schaltelement an der Vorgelegewelle festgesetzt werden kann. Alternativ dazu ist das Festrad der dritten Stirnradstufe hingegen auf der Vorgelegewelle platziert, wohingegen das hiermit kämmende Losrad der dritten Stirnradstufe dann drehbar auf der ersten Eingangswelle vorgesehen ist und dort durch Schließen des vierten Schaltelements festgesetzt werden kann.In the third spur gear stage, the fixed gear is preferably provided in a rotationally fixed manner on the first input shaft, while the idler gear of the third spur gear stage is rotatably mounted on the countershaft and can be fixed to the countershaft via the fourth switching element. Alternatively, the fixed gear of the third spur gear stage is placed on the countershaft, whereas the idler gear of the third spur gear stage meshing with it is then rotatably provided on the first input shaft and can be fixed there by closing the fourth shifting element.
In Weiterbildung der Erfindung ergibt sich ein erster Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Schließen des vierten Schaltelements unter Kraftflussführung über die dritte Stirnradstufe. Ein zweiter Gang zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite wird durch Betätigen des ersten Schaltelements geschaltet, wobei eine Kraftflussführung dabei über die erste Stirnradstufe stattfindet.In a further development of the invention, a first gear results between the first input shaft and the output side by closing the fourth shifting element with power flow guidance via the third spur gear stage. A second gear between the first input shaft and the output side is shifted by actuating the first shifting element, with a power flow guidance taking place via the first spur gear stage.
Zudem kann ein dritter Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite durch Schließen des dritten und des sechsten Schaltelements unter Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe, die erste Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe dargestellt werden. Der dritte, zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksame Gang ist dabei als Windungsgang konzipiert, in welchem der Kraftfluss von der zweiten Eingangswelle über die zweite Stirnradstufe und die erste Stirnradstufe auf die erste Eingangswelle und von dort ausgehend über die dritte Stirnradstufe auf die Vorgelegewelle geführt wird. Außerdem ergibt sich ein vierter Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite in einer ersten Variante durch Betätigen des zweiten Schaltelements, wobei der vierte Gang zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseiten noch in einer zweiten Variante durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements geschaltet werden kann. In beiden Fällen findet dabei eine Kraftflussführung über die zweite Stirnradstufe statt, wobei bei der zweiten Variante hierbei das Losrad der zweiten Stirnradstufe mittelbar über das Losrad der ersten Stirnradstufe an der Vorgelegewelle festgesetzt wird.In addition, a third gear between the second input shaft and the output side can be achieved by closing the third and sixth shifting element with power flow guidance via the second spur gear stage, the first spur gear stage and the third spur gear stage. The third gear, effective between the second input shaft and the output side, is designed as a winding gear in which the power flow is guided from the second input shaft via the second spur gear stage and the first spur gear stage to the first input shaft and from there via the third spur gear stage to the countershaft becomes. In addition, a fourth gear is obtained between the second input shaft and the output side in a first variant by actuating the second shifting element, with the fourth gear between the second input shaft and the output side still being able to be shifted in a second variant by engaging the first and third shifting element . In both cases, the power flow is routed via the second spur gear stage, with the second variant fixing the idler gear of the second spur gear stage to the countershaft indirectly via the idler gear of the first spur gear stage.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung liegen die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle koaxial zu einer Antriebswelle, wobei die Antriebswelle über eine erste Schaltkupplung mit der ersten Eingangswelle sowie über eine zweite Schaltkupplung mit der zweiten Eingangswelle verbunden werden kann. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Antriebswelle dann dazu eingerichtet, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Entsprechend einer alternativen Weiterbildung kann die Antriebswelle über eine Trennkupplung hingegen drehfest mit einer Anschlusswelle verbunden werden, die dazu eingerichtet ist, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Bei beiden Varianten können also die beiden Eingangswellen und damit auch die beiden Teilgetriebe des Getriebes jeweils mit einer Antriebswelle verbunden werden, über welche im verbauten Zustand des Getriebes die Verbindung zu einer vorgeschalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges - ggf. über die weitere Anschlusswelle -hergestellt ist oder hergestellt werden kann. Insofern können die jeweils zwischen der einzelnen Eingangswelle und der Abtriebsseite schaltbaren Gänge auch durch zusätzliches Schließen der jeweiligen Schaltkupplung und ggf. der zusätzlichen Trennkupplung auch für einen Antrieb über die vorgeschaltete Antriebsmaschine genutzt werden.According to one embodiment of the invention, the first input shaft and the second input shaft are coaxial with a drive shaft, wherein the drive shaft can be connected to the first input shaft via a first clutch and to the second input shaft via a second clutch. In a development of this configuration option, the drive shaft is then set up to connect the transmission to a drive engine of the motor vehicle. According to an alternative development, the drive shaft can be connected via a separating clutch in a torque-proof manner to a connection shaft, which is designed to connect the transmission to a drive engine of the motor vehicle. In both variants, the two input shafts and thus also the two sub-transmissions of the transmission can each be connected to a drive shaft, via which, when the transmission is installed, the connection to an upstream drive unit of the motor vehicle - possibly via the additional connecting shaft - is or is being established can be. In this respect, the gears that can be shifted between the individual input shaft and the output side can also be used for a drive via the upstream drive machine by additionally closing the respective shifting clutch and, if necessary, the additional separating clutch.
Die jeweilige Schaltkupplung kann hierbei als kraftschlüssige Schaltkupplung ausgeführt sein, wobei es sich bei der einzelnen Schaltkupplung dann bevorzugt um eine nass- oder trockenlaufende Reibkupplung handelt. Dabei können die beiden Schaltkupplungen auch zu einer Doppelkupplung zusammengefasst sein. Auch die Trennkupplung kann im Sinne der Erfindung insbesondere als kraftschlüssige Schaltkupplung und hierbei insbesondere als nass- oder trockenlaufende Reibkupplung ausgeführt sein. Alternativ dazu kommt jedoch auch eine Ausführung der einzelnen Kupplung als Lamellenschaltelement in Frage. Ferner kann die jeweilige Schaltkupplung und auch die Trennkupplung zudem auch als formschlüssige Schaltkupplung vorliegen, wobei sie hierbei insbesondere als Sperrsynchronisation oder als unsynchronisierte Klauenkupplung ausgeführt ist.The respective shifting clutch can be designed as a non-positive shifting clutch, with the individual shifting clutch then preferably being a wet or dry-running friction clutch. The two clutches can also be combined to form a double clutch. Also the separating clutch can be designed in the sense of the invention in particular as a non-positive shifting clutch and here in particular as a wet or dry-running friction clutch. As an alternative to this, however, an embodiment of the individual clutch as a multi-plate shifting element is also possible. Furthermore, the respective clutch and also the separating clutch can also be present as a form-fitting clutch, in which case it is designed in particular as a locking synchronization or as an unsynchronized claw clutch.
Besonders bevorzugt wird dabei bei einem Antrieb des Kraftfahrzeuges über die vorgeschaltete Antriebsmaschine alternierend zwischen den zwischen der ersten Eingangswelle und der Abtriebsseite und den zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite jeweils darstellbaren Gängen geschaltet, so dass also bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung die Antriebswelle abwechselnd mit der ersten Eingangswelle und mit der zweiten Eingangswelle durch Betätigen der jeweils zugehörigen Schaltkupplung und ggf. der Trennkupplung verbunden wird.When driving the motor vehicle, it is particularly preferred to switch between the gears that can be displayed between the first input shaft and the output side and between the second input shaft and the output side via the upstream drive machine in an alternating manner, so that in the event of a sequential shift, the drive shaft alternates with the first Input shaft and is connected to the second input shaft by actuating the respective associated clutch and, if necessary, the separating clutch.
In Weiterbildung der Erfindung ist zudem eine Bremseinrichtung vorgesehen, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist. In vorteilhafter Weise kann hierdurch im Zuge von Schaltvorgängen eine Drehzahlsynchronisation unterstützt werden, insbesondere dann, wenn das oder die zu schließenden Schaltelemente als unsynchronisierte, formschlüssige Schaltelemente vorliegen. Denn die mit der Antriebswelle gekoppelte Bremseinrichtung kann die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei einer Drehzahlanpassung unterstützen. So kann im Zuge von Hochschaltungen ein Abbremsen der vorgeschalteten Antriebsmaschine auf ein niedrigeres Drehzahlniveau durchgeführt werden, während die Bremseinrichtung bei Rückschaltungen kurz vor Erreichen einer jeweils angestrebten Synchrondrehzahl betätigt wird, um einen geringeren Drehzahlgradienten zu erhalten, bevor das jeweilige Schaltelement betätigt wird. Im Zuge der Rückschaltung muss die vorgeschaltete Antriebsmaschine zudem auf das jeweils höhere Drehzahlniveau beschleunigt werden. Besonders bevorzugt liegt die Bremseinrichtung hierbei als kraftschlüssige Bremse und hierbei insbesondere als Reibbremse vor, wobei im Rahmen der Erfindung aber auch eine Ausführung der Bremseinrichtung als Elektromaschine in Frage kommt. In diesem Fall kann über die Bremseinrichtung neben einem Abbremsen dann auch ein Beschleunigen der vorgeschalteten Antriebsmaschine unterstützt werden, indem die Elektromaschine als Elektromotor betrieben wird.In a development of the invention, a braking device is also provided, which is coupled to the drive shaft. In this way, speed synchronization can advantageously be supported in the course of shifting operations, in particular when the shifting element or elements to be engaged are present as unsynchronized, positive-locking shifting elements. This is because the braking device coupled to the drive shaft can support the upstream drive machine in adjusting the speed. In the course of upshifts, for example, the upstream drive machine can be braked to a lower speed level, while the braking device is actuated during downshifts shortly before a desired synchronous speed is reached in order to obtain a lower speed gradient before the respective shifting element is actuated. In the course of the downshift, the upstream drive machine must also be accelerated to the higher speed level in each case. The braking device is particularly preferably in the form of a non-positive brake and here in particular a friction brake, although an embodiment of the braking device as an electric machine is also possible within the scope of the invention. In this case, in addition to braking, the braking device can also be used to support acceleration of the upstream drive machine by operating the electric machine as an electric motor.
Die Bremseinrichtung ist bei einer Variante der Erfindung achsversetzt zu der Antriebswelle angeordnet und über eine Übersetzungsstufe mit dieser gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass somit ein modularer Aufbau des Getriebes realisiert werden kann, bei welchem unterschiedliche Ausführungen einer Bremseinrichtung angebunden werden können. Bei der Übersetzungsstufe kann es sich im Rahmen der Erfindung um eine Stirnradstufe oder auch einen Zugmitteltrieb handeln, wobei Letzterer dabei insbesondere als Kettentrieb vorliegen kann. Alternativ dazu ist die Bremseinrichtung koaxial zu der Antriebswelle angeordnet und drehfest mit dieser verbunden.In one variant of the invention, the braking device is arranged off-axis to the drive shaft and is coupled to it via a transmission stage. This has the advantage that a modular structure of the transmission can be implemented, in which different versions of a braking device can be connected. Within the scope of the invention, the transmission stage can be a spur gear stage or also a traction drive, with the latter being able to be present in particular as a chain drive. As an alternative to this, the braking device is arranged coaxially to the drive shaft and is connected to it in a torque-proof manner.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor permanent mit der zweiten Eingangswelle gekoppelt ist. Aufgrund der permanenten Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle kann die Elektromaschine die, zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite wirksamen Gänge unmittelbar nutzen. Hierbei kann jeweils ein rein elektrisches Fahren verwirklicht werden, wobei hierbei je nach eingeleiteter Drehrichtung entweder eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges darstellbar ist. In einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine kann diese zudem bei Einbindung über einen der Gänge zum Bremsen des Kraftfahrzeuges herangezogen werden (Rekuperation).According to an advantageous embodiment of the invention, an electric machine is also provided, the rotor of which is permanently coupled to the second input shaft. Due to the permanent coupling of the rotor of the electric machine to the second input shaft, the electric machine can directly use the gears effective between the second input shaft and the output side. In each case, purely electric driving can be implemented, with either forward travel or reverse travel of the motor vehicle being able to be represented depending on the direction of rotation initiated. When the electric machine is operated as a generator, it can also be used to brake the motor vehicle (recuperation) when it is connected via one of the gears.
Bevorzugt ist die Elektromaschine dabei koaxial zu der zweiten Eingangswelle angeordnet, wobei der Rotor der Elektromaschine dann drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden sein kann. Alternativ dazu ist aber auch eine Koppelung zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der koaxial liegenden, zweiten Eingangswelle über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe denkbar, bei welcher es sich um je eine Planetenstufe und/oder je eine Stirnradstufe handeln kann. The electric machine is preferably arranged coaxially to the second input shaft, in which case the rotor of the electric machine can then be connected in a torque-proof manner to the second input shaft. Alternatively, a coupling between the rotor of the electric machine and the coaxial, second input shaft is conceivable via at least one intermediate transmission stage, which can be a planetary stage and/or a spur gear stage.
Weiter alternativ kann die Elektromaschine prinzipiell aber auch achsversetzt zu der zweiten Eingangswelle angeordnet sein, wobei eine Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle dann über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe vorgenommen ist, bei der es sich um je eine Planetenstufe und/oder je eine Stirnradstufe und/oder auch einen Zugmitteltrieb handeln kann.As a further alternative, the electric machine can in principle also be arranged off-axis to the second input shaft, with the rotor of the electric machine being coupled to the second input shaft via at least one intermediate transmission stage, which is a planetary stage and/or a spur gear stage and/or can act as a traction drive.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor über eine Planetenstufe mit der zweiten Eingangswelle gekoppelt werden kann. Dabei weist die Planetenstufe ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades auf, von welchen das zweite Element drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden und das dritte Element mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt ist. Ferner können zwei der Elemente der Planetenstufe über ein fünftes Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden. In diesem Fall kann also die Elektromaschine über die zwischenliegende Planetenstufe mit der zweiten Eingangswelle dadurch gekoppelt werden, dass zwei der Elemente der Planetenstufe drehfest miteinander verbunden werden, was ein Verblocken der Planetenstufe zur Folge hat und eine Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle nach sich zieht. In der Folge kann die Elektromaschine dann auch die Gänge nutzen, welche zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite des Getriebes geschaltet werden können. Zudem kann die Elektromaschine auch von der zweiten Eingangswelle entkoppelt werden, so dass diese bei Kraftflussführung über die zweite Eingangswelle nicht mitgeschleppt werden muss.According to an alternative embodiment of the invention, an electric machine is also provided, the rotor of which can be coupled to the second input shaft via a planetary stage. The planetary stage has a first element, a second element and a third element in the form of a sun gear, a planet carrier and a ring gear, of which the second element is non-rotatably connected to the second input shaft and the third element is connected to the Rotor of the electric machine is coupled. Furthermore, two of the elements of the planetary stage can be connected to one another in a torque-proof manner via a fifth switching element. In this case, the electric machine can be coupled to the second input shaft via the intermediate planetary stage in that two of the elements of the planetary stage are connected to one another in a rotationally fixed manner, which results in the planetary stage being blocked and the rotor of the electric machine being coupled to the second input shaft pulls. As a result, the electric machine can then also use the gears that can be shifted between the second input shaft and the output side of the transmission. In addition, the electric machine can also be decoupled from the second input shaft, so that it does not have to be dragged along when the power flow is guided via the second input shaft.
Besonders bevorzugt ist die Elektromaschine koaxial zu der zweiten Eingangswelle platziert, wobei der Rotor drehfest mit dem dritten Element der Planetenstufe verbunden ist. Durch eine koaxiale Anordnung der Elektromaschine zu der zweiten Eingangswelle und damit auch der Planetenstufe kann ein kompakter Aufbau realisiert werden. Besonders bevorzugt ist die Planetenstufe dabei axial auf Höhe der Elektromaschine sowie radial innenliegend zu dieser platziert. Dadurch sind die Elektromaschine und die Planetenstufe ineinander geschachtelt. Alternativ dazu ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass der Rotor der Elektromaschine über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit dem dritten Element der Planetenstufe gekoppelt ist. Bei der mindestens einen Übersetzungsstufe kann es sich dabei um je eine Planetenstufe und/oder je eine Stirnradstufe handeln. Weiter alternativ könnte die Elektromaschine prinzipiell auch achsversetzt zu der zweiten Eingangswelle und auch der Planetenstufe angeordnet sein, wobei dann eine Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit dem dritten Element der Planetenstufe über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe vollzogen ist.The electric machine is particularly preferably placed coaxially to the second input shaft, with the rotor being connected in a torque-proof manner to the third element of the planetary stage. By arranging the electric machine coaxially to the second input shaft and thus also to the planetary stage, a compact structure can be implemented. The planetary stage is particularly preferably placed axially at the height of the electric machine and radially on the inside of the latter. As a result, the electric machine and the planetary stage are nested in one another. As an alternative to this, it is also conceivable within the scope of the invention for the rotor of the electric machine to be coupled to the third element of the planetary stage via at least one intermediate transmission stage. The at least one gear stage can be a planetary stage and/or a spur gear stage. As a further alternative, the electric machine could in principle also be arranged off-axis to the second input shaft and also to the planetary stage, in which case the rotor of the electric machine is then coupled to the third element of the planetary stage via at least one intermediate transmission stage.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform kann das erste Element der Planetenstufe zudem über ein weiteres Schaltelement festgesetzt werden. Durch das Festsetzen des ersten Elements der Planetenstufe einerseits und durch das Verblocken der Planetenstufe andererseits können die zwischen der zweiten Eingangswelle und der Abtriebsseite schaltbaren Gänge für die Elektromaschine verdoppelt werden, so dass sich die Anzahl an Gangübersetzungen, die durch die Elektromaschine nutzbar sind, vergrößert.In a further development of the aforementioned embodiment, the first element of the planetary stage can also be fixed via a further switching element. By fixing the first element of the planetary stage on the one hand and by blocking the planetary stage on the other hand, the gears that can be shifted between the second input shaft and the output side for the electric machine can be doubled, so that the number of gear ratios that can be used by the electric machine increases.
Alternativ oder ergänzend dazu kann zudem ein zusätzliches Schaltelement vorgesehen sein, über das das erste Element der Planetenstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann. Durch die drehfeste Verbindung des ersten Elements der Planetenstufe mit der Antriebswelle kann an der Planetenstufe dadurch eine Antriebsbewegung der Antriebswelle mit einer Antriebsbewegung der Elektromaschine überlagert werden, so dass die Planetenstufe als Summierstufe zur Aufsummierung von Antriebsbewegungen der Elektromaschine und der an der Antriebswelle angebundenen Antriebsmaschine genutzt werden kann. Darüber ist es unter anderem auch möglich, die Elektromaschine zur Realisierung eines Anfahrvorganges des Kraftfahrzeuges zu nutzen, so dass ein separates Anfahrelement zwischen Antriebsmaschine und Antriebswelle ggf. entfallen kann.Alternatively or in addition to this, an additional switching element can also be provided, via which the first element of the planetary stage can be connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner. Due to the non-rotatable connection of the first element of the planetary stage with the drive shaft, a drive movement of the drive shaft can be superimposed on the planetary stage with a drive movement of the electric machine, so that the planetary stage can be used as a summation stage for summing up drive movements of the electric machine and the drive machine connected to the drive shaft can. In addition, it is also possible, among other things, to use the electric machine to implement a starting process of the motor vehicle, so that a separate starting element between the engine and the drive shaft can be omitted if necessary.
Bei den vorgenannten Varianten kann aufgrund der permanenten Koppelung der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle bzw. der über die Planetenstufe vornehmbaren Koppelung der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle die Elektromaschine dazu genutzt werden, bei einem Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine und im Zuge einer aufeinanderfolgenden Schaltung von Gängen die Zugkraft in jeweils einem der Gänge stützen, welche zwischen der Abtriebsseite und der zweiten Eingangswelle darstellbar sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass vorgeschaltete Antriebsmaschine lastfrei zwischen den Gängen wechseln kann.In the aforementioned variants, due to the permanent coupling of the electric machine to the second input shaft or the coupling of the electric machine to the second input shaft that can be carried out via the planetary stage, the electric machine can be used when driving via the upstream drive machine and in the course of a sequential shifting of gears support the tractive force in one of the gears that can be represented between the output side and the second input shaft. In this way it can be achieved that the upstream drive machine can change between the gears without load.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann außerdem in einem Lade- oder Startbetrieb betrieben werden, um im erstgenannten Fall in einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine einen elektrischen Energiespeicher über die Elektromaschine zu laden sowie im zweitgenannten Fall ein Starten der vorgeschalteten und hierbei insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine herbeizuführen. Bei der permanenten Koppelung der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle wird dazu - ggf. neben einem zeitgleichen Schließen der Trennkupplung - entweder lediglich die zweite Schaltkupplung betätigt oder aber eine Betätigung der ersten Schaltkupplung mit einem gleichzeitigen Schließen des dritten Schaltelements kombiniert. Ist die Elektromaschine über die zwischenliegende Planetenstufe mit der zweiten Eingangswelle koppelbar, so kann ein Lade- oder Startbetrieb durch Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit der zweiten Eingangswelle und eine gleichzeitige Verbindung der zweiten Eingangswelle mit der Antriebswelle sowie ggf. deren Verbindung mit der Anschlusswelle verwirklicht werden.The transmission according to the invention can also be operated in a charging or starting mode in order to charge an electrical energy store via the electric machine in the first-mentioned case in a generator mode of the electric machine and in the second-mentioned case to cause the upstream drive machine, which is designed in particular as an internal combustion engine, to start. When the electric machine is permanently coupled to the second input shaft, either only the second shifting clutch is actuated or an actuation of the first shifting clutch is combined with a simultaneous closing of the third shifting element - possibly in addition to a simultaneous closing of the separating clutch. If the electric machine can be coupled to the second input shaft via the intermediate planetary stage, charging or starting operation can be implemented by coupling the rotor of the electric machine to the second input shaft and simultaneously connecting the second input shaft to the drive shaft and possibly connecting it to the connecting shaft .
In Weiterbildung der Erfindung liegt das einzelne Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement vor. Alternativ dazu kann es sich bei einem formschlüssigen Schaltelement aber auch um eine Sperrsynchronisation handeln. Formschlüssige Schaltelemente haben prinzipiell den Vorteil, dass sie im geöffneten Zustand nur niedrige Schleppmomente aufweisen und sich dementsprechend durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnen. Das einzelne Schaltelement könnte alternativ dazu aber auch als kraftschlüssige Schaltelement ausgeführt sein, beispielsweise als Lamellenschaltelement, wobei ein kraftschlüssiges Schaltelement in vorteilhafter Weise auch unter Last in einen betätigten Zustand überführt werden kann. Besonders bevorzugt sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement jeweils als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt.In a development of the invention, the individual shifting element is present as a form-fitting shifting element, in particular as a claw shifting element. As an alternative to this, a form-fit shifting element can also be a locking synchro act nization. In principle, positive-locking switching elements have the advantage that they only have low drag torques when open and are accordingly characterized by a high level of efficiency. As an alternative to this, the individual shifting element could also be designed as a non-positive shifting element, for example as a lamellar shifting element, it being possible for a non-positively locking shifting element to be transferred to an actuated state in an advantageous manner even under load. Particularly preferably, the first shifting element, the second shifting element, the third shifting element and the fourth shifting element are each designed as unsynchronized claw shifting elements.
Insbesondere sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement im Falle der Ausführung als formschlüssige Schaltelemente zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, die eine Betätigungseinrichtung aufweist. Über die Betätigungseinrichtung kann dabei aus einer Neutralstellung heraus zum einen das zweite Schaltelement sowie zum anderen das dritte Schaltelement in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden. Alternativ oder ergänzend zu dem Vorgenannten sind auch das erste Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement sowie andererseits das vierte Schaltelement in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann.In particular, the second shifting element and the third shifting element are combined in the case of the embodiment as form-fitting shifting elements to form a shifting device which has an actuating device. The second switching element as well as the third switching element can be transferred from a neutral position to an actuated state via the actuating device. As an alternative or in addition to the above, the first shifting element and the fourth shifting element are also combined to form a shifting device, via the actuation device of which the first shifting element on the one hand and the fourth shifting element on the other hand can be transferred from a neutral position into an actuated state.
Sind zudem das fünfte Schaltelement und/oder das weitere Schaltelement vorgesehen, so ist das fünfte Schaltelement oder das weitere Schaltelement oder sowohl das fünfte Schaltelement, als auch das weitere Schaltelement jeweils als kraftschlüssiges Schaltelement ausgehführt, bei welchem es sich bevorzugt um eine Lamellenschaltelement handelt. Das weitere Schaltelement kann aber auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Ist zudem das zusätzliche Schaltelement vorgesehen, welches bevorzugt als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist, so können das weitere Schaltelement und das zusätzliche Schaltelement bei einer Variante der Erfindung zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sein, bei welcher über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das weitere Schaltelement sowie zum anderen das zusätzliche Schaltelement in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann.If the fifth shifting element and/or the further shifting element is also provided, then the fifth shifting element or the further shifting element or both the fifth shifting element and the further shifting element are each designed as a non-positive shifting element, which is preferably a multi-plate shifting element. However, the further switching element can also be designed as a form-fitting switching element. If the additional shifting element is also provided, which is preferably designed as a positive-locking shifting element, the further shifting element and the additional shifting element can be combined to form a shifting device in one variant of the invention, in which the further shifting element can be moved out of a neutral position via a common actuating device and on the other hand, the additional switching element can be converted into an actuated state.
Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Vorgelegewelle mit der Abtriebsseite über eine Stirnradstufe gekoppelt. Hierdurch kann eine weitere Übersetzung einer auf die Vorgelegewelle geleiteten Antriebsbewegung zu der Abtriebsseite des Getriebes vorgenommen werden. Alternativ dazu ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass die Abtriebsseite an einem axialen Ende der Vorgelegewelle ausgebildet ist, so dass die Vorgelegewelle quasi eine Ausgangswelle des Getriebes bildet. Bei Koppelung der Vorgelegewelle mit der Abtriebsseite über die Stirnradstufe kann das abtriebsseitiges Stirnrad zudem auf einer Ausgangswelle liegen oder aber auch als Antriebstellerrad eines achsparallel liegenden Differentialgetriebes ausgestaltet sein.According to one embodiment of the invention, the countershaft is coupled to the output side via a spur gear. As a result, a further transmission of a drive movement directed to the countershaft can be carried out to the output side of the transmission. As an alternative to this, it is also conceivable within the scope of the invention for the output side to be formed on an axial end of the countershaft, so that the countershaft forms a quasi-output shaft of the transmission. When the countershaft is coupled to the output side via the spur gear stage, the spur gear on the output side can also lie on an output shaft or can also be designed as a drive ring gear of an axis-parallel differential gear.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit kann bei der Stirnradstufe, über welche die Vorgelegewelle und die Abtriebsseite miteinander gekoppelt sind, ein Stirnrad gleichzeitig auch das Festrad einer der Stirnradstufen sein, über welche die Vorgelegewelle mit einer der Eingangswellen gekoppelt werden kann. Hierdurch kann eine Übersetzung einer auf die Vorgelegewelle geleiteten Antriebsbewegung über die zusätzliche Stirnradstufe erfolgen, wobei hierfür lediglich ein weiteres Stirnrad notwendig ist. Dementsprechend kann der Herstellungsaufwand niedrig gehalten werden.In a further development of the aforementioned configuration option, a spur gear can also be the fixed gear of one of the spur gear stages in the spur gear stage via which the countershaft and the output side are coupled to one another, via which the countershaft can be coupled to one of the input shafts. As a result, a transmission of a drive movement directed to the countershaft can take place via the additional spur gear stage, with only one further spur gear being necessary for this. Accordingly, the production costs can be kept low.
Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es als Reibschaltelement vorliegt. Besonders bevorzugt ist die Antriebswelle bzw. die Anschlusswelle aber für eine direkte Verbindung mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine, d.h. ohne zwischenliegendes Anfahrelement, ausgebildet. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.Within the scope of the invention, the transmission can be preceded by a starting element, for example a hydrodynamic torque converter or a friction clutch. This starting element can then also be part of the transmission and is used to design a starting process by enabling a slip speed between a drive machine designed as an internal combustion engine and the drive shaft of the transmission. In this case, one of the shifting elements of the transmission can also be designed as such a starting element, in that it is present as a friction shifting element. However, the drive shaft or the connecting shaft is particularly preferably designed for a direct connection to the upstream drive machine, i.e. without an intermediate starting element. In addition, a freewheel to the transmission housing or to another shaft can in principle be arranged on each shaft of the transmission.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Kraftfahrzeug, bei welchem es sich um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug handeln kann. Dabei ist das erfindungsgemäße Getriebe dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle bzw. die Anschlusswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Auch im Falle einer Ausführung der Antriebsmaschine als Elektromaschine kann eine direkte drehfeste Verbindung der Antriebswelle bzw. der Anschlusswelle mit einem Rotor dieser Elektromaschine vollzogen sein. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.The transmission according to the invention is in particular part of a motor vehicle drive train for a motor vehicle, which can be a hybrid or electric vehicle. The transmission according to the invention is then arranged between a drive machine of the motor vehicle designed as an internal combustion engine or as an electric machine and other components of the drive train that follow in the direction of power flow to the drive wheels of the motor vehicle. In this case, the drive shaft or the connection shaft of the transmission is either permanently coupled in a torque-proof manner to a crankshaft of the internal combustion engine or can be connected to it via an intermediate separating clutch or a starting element a torsional vibration damper can also be provided between the internal combustion engine and the transmission. Even if the drive machine is designed as an electric machine, a direct non-rotatable connection of the drive shaft or the connection shaft to a rotor of this electric machine can be established. On the output side, the transmission within the motor vehicle drive train is then preferably coupled to a differential gear of a drive axle of the motor vehicle, although here there can also be a connection to a longitudinal differential, via which distribution to several driven axles of the motor vehicle takes place. The differential gear or the longitudinal differential can be arranged with the gear in a common housing. A torsional vibration damper can also be integrated into this housing.
Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenstufe und/oder Stirnräder der Stirnradstufen und/oder Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.The fact that two components of the transmission are "connected" or "coupled" in a rotationally fixed manner or "are connected to one another" means, within the meaning of the invention, that these components are permanently coupled so that they cannot rotate independently of one another. In this respect, no switching element is provided between these components, which can be elements of the planetary stage and/or spur gears of the spur gear stages and/or shafts and/or a non-rotatable component of the transmission, but the corresponding components are rigidly coupled to one another.
Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.If, on the other hand, a switching element is provided between two components, these components are not permanently coupled to one another in a rotationally fixed manner, but instead a rotationally fixed coupling is only carried out by actuating the switching element in between. An actuation of the switching element in the sense of the invention means that the relevant switching element is transferred to a closed state and as a result the components directly coupled thereto are adjusted in their rotational movements to one another. If the shifting element in question is designed as a positive shifting element, the components connected directly to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed, while in the case of a non-positive shifting element, there may be speed differences between the components even after it has been actuated. Within the scope of the invention, this desired or also undesired state is nevertheless referred to as a non-rotatable connection of the respective components via the switching element.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of features of the main claim or the claims dependent thereon. In addition, there are possibilities of combining individual features with one another, even if they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. Reference of the claims to the drawings by the use of reference signs is not intended to limit the scope of the claims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges; -
2 bis7 jeweils eine schematische Darstellung je eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus1 mit je einem Getriebe entsprechend jeweils einer Ausführungsform der Erfindung; -
8 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe ausden 2 bis7 ; -
9 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem Getriebe nachden 4 und 5 ; -
10 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Kraftfahrzeugantriebsstranges miteinem Getriebe nach 6 ; und -
11 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem Getriebe nach7 .
-
1 a schematic view of a motor vehicle drive train; -
2 until7 each a schematic representation of a part of the motorvehicle drive train 1 each with a transmission corresponding to one embodiment of the invention; -
8th an exemplary shift pattern of the transmission from the2 until7 ; -
9 a tabular representation of different operating modes of the motor vehicle drive train with a transmission according to the4 and5 ; -
10 a tabular representation of different operating modes of the motor vehicle drive train with agearbox 6 ; and -
11 a tabular representation of different operating modes of the motor vehicle drive train with a gearbox7 .
Aus
Die Antriebswelle 9 kann mit jeder der Eingangswellen 10 und 11 über je eine zwischenliegende Schaltkupplung K1 bzw. K2 drehfest in Verbindung gebracht werden. Dabei verbindet die Schaltkupplung K1 im geschlossenen Zustand die Antriebswelle 9 und die erste Eingangswelle 10 drehfest miteinander, während ein geschlossener Zustand der Schaltkupplung K2 eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 9 und der zweiten Eingangswelle 11 zur Folge hat. Die Schaltkupplungen K1 und K2 sind dabei jeweils als formschlüssige Schaltkupplungen ausgeführt und liegen dabei insbesondere als Sperrsynchronisationen vor.The drive shaft 9 can be non-rotatably connected to each of the
Neben der Antriebswelle 9 und den Eingangswellen 10 und 11 weist das Getriebe 4 aus
Die Vorgelegewelle 12 und die Ausgangswelle 13 sind permanent über eine Stirnradstufe 15 gekoppelt, welche sich aus einem Stirnrad 16 und einem Stirnrad 17 zusammensetzt. Das Stirnrad 16 ist hierbei drehfest auf der Vorgelegewelle 12 angeordnet und kämmt mit dem Stirnrad 17, welches drehfest auf der Ausgangswelle 13 platziert ist.The
Das Getriebe 4 umfasst des Weiteren mehrere Stirnradstufen 18, 19 und 20, wobei die erste Eingangswelle 10 dabei über die Stirnradstufen 18 und 20 unmittelbar mit der achsparallelen Vorgelegewelle 12 gekoppelt werden kann, während bei der zweiten Eingangswelle 11 eine unmittelbare Koppelung mit der Vorgelegewelle 12 über die Stirnradstufe 19 darstellbar ist. Insofern sind die Stirnradstufen 18 und 20 Teil eines Teilgetriebes des Getriebes 4, welchem die erste Eingangswelle 10 zugeordnet ist. Hingegen ist die Stirnradstufe 19 Teil eines anderen Teilgetriebes des Getriebes 4, dem die zweite Eingangswelle 11 zugeordnet ist.The
Die Stirnradstufe 18 setzt sich aus einem Festrad 21 und einem Losrad 22 zusammen, die miteinander im Zahneingriff stehen und von denen das Festrad 21 drehfest auf der ersten Eingangswelle 10 platziert ist. Das Losrad 22 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 12 gelagert und kann über ein Schaltelement S1 an der Vorgelegewelle 12 festgesetzt werden, so dass die Stirnradstufe 18 in der Folge die erste Eingangswelle 10 und die Vorgelegewelle 12 miteinander koppelt.The
Auch die Stirnradstufe 20 ist zwischen der ersten Eingangswelle 10 und der Vorgelegewelle 12 vorgesehen und wird durch ein Festrad 23 und einem Losrad 24 gebildet. Das Festrad 23 und das Losrad 24 kämmen dabei permanent miteinander, wobei das Festrad 23 drehfest auf der ersten Eingangswelle 10 platziert ist, während das Losrad 24 drehbar auf der Vorgelegewelle 12 gelagert ist und dabei über ein Schaltelement S2 an der Vorgelegewelle 12 festgesetzt werden kann. Dieses Festsetzen hat dann eine Koppelung der ersten Eingangswelle 10 mit der Vorgelegewelle 12 über die Stirnradstufe 20 zur Folge.The
Außerdem kann das Losrad 24 der Stirnradstufe 20 noch über ein Schaltelement S3 drehfest mit einem axial benachbart liegenden Losrad 25 verbunden werden, welches Teil der Stirnradstufe 19 ist. Dabei ist das Losrad 25 der Stirnradstufe 19 ebenfalls drehbar auf der Vorgelegewelle 12 gelagert und kämmt permanent mit einem Festrad 26 der Stirnradstufe 19, welches drehfest auf der zweiten Eingangswelle 11 angeordnet ist. Ein Schließen des Schaltelements S3 hat aufgrund der damit einhergehenden drehfesten Verbindung der Losräder 24 und 25 eine Koppelung der beiden Eingangswellen 10 und 11 über die Stirnradstufen 19 und 20 zur Folge. Daneben kann über die Stirnradstufe 19 auch eine unmittelbare Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 mit der Vorgelegewelle 12 erreicht werden, indem das Losrad 25 über ein Schaltelement S4 an der Vorgelegewelle 12 festgesetzt wird.In addition, the
Die Schaltelemente S1 bis S4 sind im vorliegenden Fall jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei das einzelne Schaltelement S1 bzw. S2 bzw. S3 bzw. S4 dabei als Sperrsynchronisation vorliegt. Zudem sind das Schaltelement S1 und das Schaltelement S2 zu einer Schalteinrichtung 27 zusammengefasst, über deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S1 sowie zum anderen das Schaltelement S2 in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann. Ebenso sind auch das Schaltelement S3 und das Schaltelement S4 zu einer Schalteinrichtung 28 zusammengefasst, deren Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus einerseits das Schaltelement S3 sowie andererseits das Schaltelement S4 in einen jeweils betätigten Zustand überführen kann. Schließlich bilden auch die beiden Schaltkupplungen K1 und K2 gemeinsam eine Schalteinrichtung 29 mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung, über welche aus einer Neutralstellung heraus zum einen die erste Schaltkupplung K1 sowie zum anderen die zweite Schaltkupplung K2 in einen jeweils geschlossenen Zustand bewegt werden kann.In the present case, the shifting elements S1 to S4 are each designed as positive-locking shifting elements, with the individual shifting element S1 or S2 or S3 or S4 being present as a blocking synchronization. In addition, the shifting element S1 and the shifting element S2 are combined to form a shifting
Neben einer drehfesten Verbindbarkeit der Antriebswelle 9 mit den Eingangswellen 10 und 11 kann die Antriebswelle 9 noch drehfest mit einer Anschlusswelle 30 des Getriebes 4 verbunden werden, welche als Vollwelle ausgestaltet ist und innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 drehfest mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 in Verbindung steht. Die Anschlusswelle 30 ist dabei koaxial zu der Antriebswelle 9 und auch den Eingangswellen 10 und 11 platziert, wobei die Anschlusswelle 30 dabei stirnseitig zu der Antriebswelle 9 und axial zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 und der Antriebswelle 9 vorgesehen ist. Eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 9 und der Anschlusswelle 30 kann dabei über eine Trennkupplung K0 hergestellt werden, welche im vorliegenden Fall als kraftschlüssige Kupplung ausgeführt ist. Insbesondere handelt es sich bei der Trennkupplung K0 dabei um eine nass- oder trockenlaufende Reibkupplung.In addition to the drive shaft 9 being able to be connected to the
Axial folgt auf die Trennkupplung K0 zunächst die Stirnradstufe 15, wobei im Anschluss daran dann axial zunächst die Stirnradstufe 18, dann die Stirnradstufe 20 und schließlich die Stirnradstufe 19 vorgesehen sind. Die Schalteinrichtung 27 ist dabei axial zwischen den Stirnradstufen 18 und 20 angeordnet und koaxial zu der Vorgelegewelle 12 platziert. Ferner liegen die Schalteinrichtung 28 und die Schalteinrichtung 29 jeweils axial zwischen den Stirnradstufen 20 und 19, wobei die Schalteinrichtung 28 dabei koaxial zu der Vorgelegewelle 12 und die Schalteinrichtung 29 koaxial zu der Antriebswelle 9 und den Eingangswellen 10 und 11 platziert ist.Axially, the separating clutch K0 is first followed by the
Des Weiteren zeigt
Ferner geht aus
Das Getriebe 4" weist zudem eine Elektromaschine 32 auf, welche koaxial zu der Antriebswelle 9" und den Eingangswellen 10 und 11 angeordnet ist. Dabei setzt sich die Elektromaschine 32 aus einem Rotor 33 und einem Stator 34 zusammen, von welchen der Stator 34 permanent an dem Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4" festgesetzt ist. Hingegen ist der Rotor 33 drehfest mit der zweiten Eingangswelle 11 verbunden. Die Elektromaschine 32 kann dabei einerseits als Generator sowie andererseits als Elektromotor betrieben werden und ist axial auf einer dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 abgewandt liegenden Seite der Stirnradstufe 19 platziert. Insofern liegt die Elektromaschine 32 axial an einem Ende des Getriebes 4". Durch die Integration der Elektromaschine 32 in das Getriebe 4" ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 für die Anwendung bei einem Hybridfahrzeug konzipiert.The
Außerdem ist noch eine Bremseinrichtung 35 vorgesehen, die als Reibbremse ausgebildet und dabei permanent mit der Antriebswelle 9" gekoppelt ist. Die Koppelung ist hierbei über eine Übersetzungsstufe 36 realisiert, welche als Zugmitteltrieb in Form eines Kettentriebes vorliegt und ein Kettenrad 37 und ein Kettenrad 38 aufweist. Während das Kettenrad 37 drehfest mit der Bremseinrichtung 35 verbunden ist, ist das Kettenrad 38 drehfest auf der Antriebswelle 9" platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach
Zudem geht aus
Die Planetenstufe 39 ist vorliegend als Minus-Planetensatz realisiert, indem der Planetensteg 44 mehrere Planetenräder 46 drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad 43, als auch dem Hohlrad 45 im Zahneingriff stehen. Im Rahmen der Erfindung könnte die Planetenstufe 39 prinzipiell aber auch als Plus-Planetensatz verwirklicht sein, bei welchem der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert führt, von dessen Planetenrädern eines mit dem Sonnenrad und eines mit dem Hohlrad kämmt, wobei die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares zudem untereinander im Zahneingriff stehen. Im Vergleich zu der Ausführung als Plus-Planetensatz wäre dann die Anbindung des Hohlrades und die Anbindung des Planetenstegs miteinander zu tauschen sowie eine Standübersetzung der Planetenstufe um Eins zu erhöhen.The
Von der Planetenstufe 39 ist das zweite Element 41 drehfest mit der zweiten Eingangswelle 11 verbunden, während das dritte Element 42 der Planetenstufe 39 ständig drehfest mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 in Verbindung steht. Zudem sind der Planetenstufe 39 zwei Schaltelemente K und B zugeordnet, wobei das Schaltelement K bei Betätigung für eine drehfeste Verbindung des ersten Elements 40 der Planetenstufe 39 mit dem Rotor 33 und damit auch dem dritten Element 42 der Planetenstufe 39 sorgt, was dementsprechend ein Verblocken der Planetenstufe 39 zur Folge hat. Hingegen bewirkt das Schaltelement B im geschlossenen Zustand ein Festsetzen des ersten Elements 40 der Planetenstufe 39 am Getriebegehäuse 8, so dass das erste Element 40 in der Folge an einer Drehbewegung gehindert wird.The
Die Schaltelemente B und K sind im vorliegenden Fall jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei die beiden Schaltelemente B und K dabei insbesondere als Lamellenschaltelemente vorliegen. Während das Schaltelement B dabei als Bremse ausgestaltet ist, handelt es sich bei dem Schaltelement K um eine Kupplung. Die Elektromaschine 32 und die Planetenstufe 39 sind koaxial zueinander und auch zu der Antriebswelle 9" und den beiden Eingangswellen 10 und 11 platziert. Dabei ist die Planetenstufe 39 gemeinsam mit dem Schaltelement K axial auf Höhe der Elektromaschine 32 sowie radial innenliegend zu dieser angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach
Schließlich zeigt
In
Wie in
Zwischen der zweiten Eingangswelle 11 bzw. 11' und der Abtriebsseite 14 kann ein Gang G3 dadurch geschaltet werden, dass die Schaltelemente S1 und S3 betätigt werden. Dadurch wird der Kraftfluss ausgehend von der zweiten Eingangswelle 11 bzw. 11' über die Stirnradstufen 19 und 20 auf die erste Eingangswelle 10 bzw. 10' geführt, ausgehend von welcher dann eine Koppelung mit der Vorgelegewelle 12 über die Stirnradstufe 18 vorgenommen ist. Die Vorgelegewelle 12 ist dabei dann wiederum über die Stirnradstufe 15 mit der Abtriebsseite 14 gekoppelt. Der Gang G3 ist dementsprechend als Windungsgang realisiert, in welchem eine Kraftflussführung über die Koppelung beider Teilgetriebe durch Koppelung der beiden Eingangswellen 10 bzw. 10' und 11 bzw. 11' stattfindet.A gear G3 can be shifted between the
Zudem kann noch ein, zwischen der zweiten Eingangswelle 11 bzw. 11' und der Abtriebsseite 14 wirksamer Gang in einer ersten Variante G4.1 realisiert werden, indem das Schaltelement S4 betätigt wird, was eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 bzw. 11' und der Vorgelegewelle 12 über die Stirnradstufe 19 zur Folge hat. Analog zu den vorherigen Gängen erfolgt dann eine weitere Kraftflussführung zu der Abtriebsseite 14 über die Stirnradstufe 15. Alternativ dazu kann der Gang auch in einer zweiten Variante G4.2 durch Betätigen der Schaltelemente S2 und S3 verwirklicht werden, wodurch ebenfalls eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 bzw. 11' mit der Abtriebsseite 14 über die Stirnradstufe 19 stattfindet. Allerdings ist das Losrad 25 der Stirnradstufe 19 diesem Fall dann mittelbar über das Losrad 24 der Stirnradstufe 20 an der Vorgelegewelle 12 festgesetzt.In addition, a gear that is effective between the
Die Gänge G1 bis G4.2 können bei den Getrieben 4 bis 4V jeweils durch die vorgeschaltete Verbrennungskraftmaschine 2 genutzt werden, wozu die jeweilige Antriebswelle 9 bzw. 9' bzw. 9" durch Betätigen der jeweiligen Schaltkupplung K1 oder K2 mit der jeweiligen Eingangswelle 10 bzw. 10' oder 11 bzw. 11' drehfest verbunden wird. The gears G1 to G4.2 can be used in the 4 to 4 V transmissions by the upstream
Bei dem Getriebe 4 aus
Bei den Getrieben 4" bis 4V können darüber hinaus weitere Betriebsmodi realisiert werden, da bei diesen zusätzlich auch noch die Elektromaschine 32 zur Verfügung steht. So sind in
Auch in einem Betriebsmodus II kann eine Lade- oder Startfunktion verwirklicht werden, wobei in diesem Fall die Schaltkupplung K1 und das Schaltelement S3 zu betätigen sind. In der Folge ist die Antriebswelle 9" drehfest mit der ersten Eingangswelle 10 verbunden, die über die beiden Stirnradstufen 20 und 19 mit der zweiten Eingangswelle 11 gekoppelt ist. Somit wird hierdurch auch eine Koppelung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Elektromaschine 32 hergestellt, so dass analog zu Betriebsmodus I ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 32 sowie ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 32 realisiert werden kann.A charging or starting function can also be implemented in an operating mode II, in which case the shifting clutch K1 and the shifting element S3 have to be actuated. As a result, the drive shaft 9" is non-rotatably connected to the
In den Betriebsmodi III bis VII findet dann jeweils ein reines Fahren über die vorgeschaltete Verbrennungskraftmaschine 2 statt, indem jeweils einer der Gänge G1 bis G4.2, wie zu
In den Betriebsmodi VIII bis X erfolgt hingegen ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine 32, wozu diese als Elektromotor betrieben und dabei jeweils einer der Gänge G3 oder G4.1 oder G4.2 geschaltet wird.In the operating modes VIII to X, on the other hand, purely electric driving takes place via the
In dem Betriebsmodus II' kann ebenfalls eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden, wobei im Unterschied zu dem Betriebsmodus I' hierbei neben der Schaltkupplung K2 noch das Schaltelement B zu betätigen ist. In der Folge wird die zweite Eingangswelle 11 nicht drehfest mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 verbunden, sondern durch die Betätigung des Schaltelements B erfolgt eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 und des Rotors 33 unter Übersetzung über die Planetenstufe 39. Bei geeigneter Wahl einer Standübersetzung der Planetenstufe 39 kann hierdurch in vorteilhafter Weise eine höhere Drehzahl des Rotors 33 im Vergleich zu einer Drehzahl der zweiten Eingangswelle 11 und damit auch der Antriebswelle 9" erreicht werden.In the operating mode II', a charging or starting function can also be implemented, in which case, in contrast to the operating mode I', the shifting element B has to be actuated in addition to the shifting clutch K2. As a result, the
Ebenso kann auch in einem Betriebsmodus III' eine Lade- oder Startfunktion verwirklicht werden, wobei in diesem Fall die Schaltkupplung K1 und die Schaltelemente S3 und K zu schließen sind. In der Folge wird die zweite Eingangswelle 11 aufgrund der Betätigung des Schaltelements S3 über die Stirnradstufen 20 und 19 mit der ersten Eingangswelle 10 gekoppelt, welche über die Schaltkupplung K1 drehfest mit der Antriebswelle 9" verbunden ist. Durch das gleichzeitige Schließen des Schaltelements K ist die zweite Eingangswelle 11 zudem über die verblockte Planetenstufe 39 drehfest mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 verbunden. Dadurch ist dann auch die Elektromaschine 32 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 gekoppelt, so dass analog zu den Betriebsmodi I' und II' ein Laden im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 32 sowie ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 32 realisiert werden kann.Likewise, a charging or starting function can also be implemented in an operating mode III', in which case the shifting clutch K1 and the shifting elements S3 and K are to be closed. As a result, the
Betriebsmodus IV' unterscheidet sich von dem Betriebsmodus III' lediglich dadurch, dass anstelle des Schaltelements K das Schaltelement B betätigt ist. Hierdurch ist der Rotor 33 der Elektromaschine 32 nicht drehfest mit der zweiten Eingangswelle 11 verbunden, sondern wird über die Planetenstufe 39 aufgrund des dann festgesetzten, ersten Elements 40 mit der zweiten Eingangswelle 11 gekoppelt. Auch hier kann bei geeigneter Wahl einer Standübersetzung der Planetenstufe 39 eine höhere Drehzahl des Rotors 33 im Vergleich zu der zweiten Eingangswelle 11 und damit auch der Antriebswelle 9" erreicht werden.Operating mode IV' differs from operating mode III' only in that, instead of switching element K, switching element B is actuated. As a result, the
In den Betriebsmodi V' ist IX' kann jeweils ein reines Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 realisiert werden, indem jeweils einer der Gänge G1 bis G4.2, wie zu
Bei einem Wechsel zwischen den Gängen könnte dabei jeweils entweder das Schaltelement B oder das Schaltelement K zusätzlich betätigt werden, um die Zugkraft im Zuge des jeweiligen Gangwechsels jeweils über die Elektromaschine 32 zu stützen. Eine Synchronisation der beteiligten Schaltelemente erfolgt dabei durch Drehzahlregelung an der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Bremseinrichtung 35 hierbei unterstützen kann. Letztere kann dabei im Rahmen einer Hochschaltung die Verbrennungskraftmaschine auf ein niedrigeres Drehzahlniveau abbremsen, während die Bremseinrichtung im Zuge einer Rückschaltung kurz vor Erreichen einer jeweiligen Synchrondrehzahl betätigt werden kann, um einen geringeren Drehzahlgradienten zu erhalten, bevor das jeweilige Schaltelement betätigt wird. Die Verbrennungskraftmaschine 2 muss hierbei auf das höhere Drehzahlniveau beschleunigt werden.When changing between the gears, either the shifting element B or the shifting element K could be additionally actuated in each case in order to support the tractive force in the course of the respective gear change via the
In den Betriebsmodi X' bis XV' erfolgt hingegen ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine 32, wozu diese als Elektromotor betrieben und dabei jeweils einer der Gänge G3 oder G4.1 oder G4.2 geschaltet wird. Dabei kann die Anzahl an durch die Elektromaschine 32 nutzbaren Übersetzungsverhältnissen entsprechend verdoppelt werden, indem in dem einzelnen Gang G3 bzw. G4.1 bzw. G4.2 jeweils zum einen das Schaltelement K sowie zum anderen das Schaltelement B betätigt wird. Bei Ausführung der beiden Schaltelemente B und K als kraftschlüssige Schaltelemente kann ein Schalten zwischen den Gangübersetzungen des einzelnen Ganges G3 bzw. G4.1 bzw. G4.2 dabei jeweils unter Last erfolgen. Wäre hingegen das Schaltelement B als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt, so wären nur Zughoch- und Zugrückschaltungen zwischen den Gangübersetzungen des einzelnen Ganges G3 bzw. G4.1 bzw. G4.2 als Lastschaltungen möglich.In the operating modes X' to XV', on the other hand, purely electric driving takes place via the
Auch das Getriebe 4V aus
In dem Betriebsmodus II" kann ebenfalls eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden, wobei im Unterschied zu dem Betriebsmodus I" hierbei die zweite Eingangswelle 11 drehfest mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 verbunden ist, da die Planetenstufe 39 durch die Betätigung des Schaltelements K verblockt ist. Ebenso kann auch in einem Betriebsmodus III" eine Lade- oder Startfunktion verwirklicht werden, wobei in diesem Fall die Schaltkupplung K2 und das Schaltelement S5 zu betätigen sind. Da hierdurch über die Schaltkupplung K2 die Antriebswelle 9" drehfest mit dem zweiten Element 41 der Planetenstufe 39 verbunden ist und gleichzeitig auch über das Schaltelement S5 drehfest mit dem ersten Element 40 der Planetenstufe 39 in Verbindung steht, hat dies ebenfalls ein Verblocken der Planetenstufe 39 und damit auch eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle 9" mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 zur Folge.A charging or starting function can also be implemented in operating mode II", in which case, in contrast to operating mode I", the
In dem Betriebsmodus IV" werden die Antriebsmaschine 2 und die Elektromaschine 32 dadurch miteinander gekoppelt, dass die Schaltkupplung K1 und die Schaltelemente S3 und B betätigt werden. Dementsprechend wird die Antriebswelle 9" über die erste Eingangswelle 10 und die beiden Stirnradstufen 19 und 20 mit der zweiten Eingangswelle 11 gekoppelt, welche dann im Weiteren in analoger Weise zu Betriebsmodus I" über die Planetenstufe 39 mit dem Rotor 33 der Elektromaschine 32 gekoppelt ist. Somit kann auch hier bei geeigneter Wahl einer Standübersetzung der Planetenstufe 39 eine höhere Drehzahl des Rotors 33 im Vergleich zu der Antriebswelle 9" erreicht werden.In the operating mode IV ", the
Betriebsmodus V" unterscheidet sich von dem Betriebsmodus IV" lediglich dadurch, dass anstelle des Schaltelements B das Schaltelement K betätigt ist. Hierdurch ist der Rotor 33 der Elektromaschine 32, wie schon bei Betriebsmodus II", drehfest mit der zweiten Eingangswelle 11 verbunden, wobei eine Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 unter Betätigung des Schaltelements S3 über die Stirnradstufen 19 und 20 mit der ersten Eingangswelle 10 gekoppelt ist, die über die Schaltkupplung K1 drehfest mit der Antriebswelle 9" in Verbindung steht.Operating mode V" differs from operating mode IV" only in that instead of the switching element B, the switching element K is actuated. As a result, the
In den Betriebsmodi VI" bis VIII" kann jeweils je ein Anfahrmodus verwirklicht werden, in welchem durch Zusammenspiel der Verbrennungskraftmaschine 2 mit der Elektromaschine 32 angefahren werden kann. In Betriebsmodus VI" sind dazu die Schaltelemente S1, S3 und S5 zu schließen, so dass die Verbrennungskraftmaschine 2 aufgrund des geschlossenen Schaltelements S5 über das erste Element 40 der Planetenstufe 39 antreiben kann und diese Antriebsbewegung mit einer Antriebsbewegung der Elektromaschine 32 am dritten Element 42 der Planetenstufe 39 überlagert wird, während ein Abtrieb über das zweite Element 41 der Planetenstufe 39 auf die zweite Eingangswelle 11 erfolgt. Diese ist dann im Weiteren über die geschlossenen Schaltelemente S1 und S3 über die Stirnradstufen 19 und 20 mit der ersten Eingangswelle 10 sowie im Weiteren über die Stirnradstufe 18 mit der Vorgelegewelle 12 gekoppelt. Die Vorgelegewelle 12 steht dann über die Stirnradstufe 15 permanent mit der Ausgangswelle 13 in Verbindung. Im Zuge des Anfahrens arbeitet die Elektromaschine 32 dabei zumindest zu Beginn generatorisch, wodurch ein Anfahren auch bei einem leeren elektrischen Energiespeicher möglich ist. Durch entsprechendes Abstützen des Drehmoments über die Elektromaschine 32 kann dadurch ein Anfahren in Vorwärtsrichtung realisiert werden.A starting mode can be implemented in each of the operating modes VI" to VIII", in which starting can be started through the interaction of the
Dies ist in analoger Weise auch in den Betriebsmodi VII" und VIII" möglich, welche sich nur durch die abtriebsseitige Koppelung der zweiten Eingangswelle 11 vom Betriebsmodus VI" unterscheiden. So ist in Betriebsmodus VII" die zweite Ausgangswelle 11 über die Stirnradstufe 19 mit der Vorgelegewelle 12 gekoppelt, während im Betriebsmodus VIII" eine Koppelung der zweiten Ausgangswelle 11 ebenfalls über die Stirnradstufe 19 hergestellt ist, in diesem Fall aber das Losrad 25 mittelbar über das Losrad 20 an der Vorgelegewelle 12 festgesetzt ist.This is also possible in an analogous manner in operating modes VII" and VIII", which differ from operating mode VI" only by the output-side coupling of the
In den Betriebsmodi IX" bis XIII" kann jeweils ein reines Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 realisiert werden, indem jeweils einer der Gänge G1 bis G4.2, wie zu
Bei einem Wechsel zwischen den Betriebsmodi IX" bis XIII" und damit auch zwischen den Gängen könnte dabei jeweils entweder das Schaltelement K oder das Schaltelement B zusätzlich betätigt werden, um die Zugkraft im Zuge des jeweiligen Gangwechsels jeweils über die Elektromaschine 32 zu stützen. Eine Synchronisation der beteiligten Schaltelemente erfolgt dabei durch Drehzahlregelung an der Verbrennungskraftmaschine. Hierbei wäre es ggf. auch denkbar, eine weitere zusätzliche Elektromaschine vorzusehen, welche die Verbrennungskraftmaschine 2 bei der Synchronisation unterstützt.When changing between the operating modes IX" to XIII" and thus also between the gears, either the shifting element K or the shifting element B could be additionally actuated in each case in order to support the tractive force in the course of the respective gear change via the
Für die Gangwechsel zwischen den Betriebsmodi IX" bis XIII" könnte außerdem jeweils durch zusätzliches Schließen des Schaltelements S5 je eine elektrodynamische Schaltung verwirklicht werden, indem an der Planetenstufe 39 eine Überlagerung von Antriebsbewegungen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Elektromaschine 32 vorgenommen werden, wie dies für das Anfahren bereits zu den Betriebsmodi VI" bis VIII" beschrieben worden ist. Dadurch kann während einer Schaltung für die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem der Betriebsmodi VI" bis VIII" die Zugkraft aufrechterhalten werden, wobei dabei nur die aktuell an der Kraftflussführung jeweils beteiligten Schaltelemente belastet sind, während alle anderen Schaltelemente lastfrei ausgelegt werden können. Hierbei kann die Elektromaschine 32 eine Synchronisation von Drehzahlen für den jeweiligen Zielgang aktiv unterstützen. So kann für einen Wechsel von dem Betriebsmodus IX" in den Betriebsmodus X" übergangsweise der Betriebsmodus VI" gewählt, für einen Wechsel von dem Betriebsmodus X" in den Betriebsmodus XI" oder XII" und damit von dem Gang G1 in den Gang G4.1 oder G4.2 übergangsweise der Betriebsmodus VII" gewählt sowie für einen Wechsel von dem Betriebsmodus XI" oder XII" in den Betriebsmodus XIII" und damit von dem Gang G4.1 oder G4.2 in den Gang G2 übergangsweise der Betriebsmodus VIII" genutzt werden. Damit ist ein Schalten zwischen den Gängen bei einem Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 letztendlich unter Last möglich.For the gear changes between the operating modes IX" to XIII", an electrodynamic shift could also be implemented by additionally closing the shifting element S5 by superimposing drive movements of the
In den Betriebsmodi XIV" bis XIX" erfolgt hingegen ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine 32, wozu diese als Elektromotor betrieben und dabei jeweils einer der Gänge G3 oder G4.1 oder G4.2 geschaltet wird. Dabei kann die Anzahl an durch die Elektromaschine 32 nutzbaren Übersetzungsverhältnissen, wie schon bei dem Getriebe 4IV, entsprechend verdoppelt werden, indem in dem einzelnen Gang G3 bzw. G4.1 bzw. G4.2 jeweils zum einen das Schaltelement K sowie zum anderen das Schaltelement B betätigt wird.In the operating modes XIV" to XIX", on the other hand, purely electric driving takes place via the
Die Varianten nach den
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Getriebes kann ein kompakt bauendes Getriebe mit niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden.By means of the configurations of a transmission according to the invention, a compactly constructed transmission can be realized with low manufacturing costs.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Kraftfahrzeugantriebsstrangautomotive powertrain
- 22
- Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
- 33
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- 44
- Getriebetransmission
- 4'4'
- Getriebetransmission
- 4"4"
- Getriebetransmission
- 4'''4'''
- Getriebetransmission
- 4IV4IV
- Getriebetransmission
- 4V4V
- Getriebetransmission
- 55
- Differentialgetriebedifferential gear
- 66
- Antriebsraddrive wheel
- 77
- Antriebsraddrive wheel
- 88th
- Getriebegehäusegear case
- 99
- Antriebswelledrive shaft
- 9'9'
- Antriebswelledrive shaft
- 9"9"
- Antriebswelledrive shaft
- 1010
- erste Eingangswellefirst input shaft
- 10'10'
- erste Eingangswellefirst input wave
- 1111
- zweite Eingangswellesecond input shaft
- 11'11'
- zweite Eingangswellesecond input shaft
- 1212
- Vorgelegewellecountershaft
- 1313
- Ausgangswelleoutput shaft
- 1414
- Abtriebsseiteoutput side
- 1515
- Stirnradstufespur gear stage
- 1616
- Stirnradspur gear
- 1717
- Stirnradspur gear
- 1818
- Stirnradstufespur gear stage
- 1919
- Stirnradstufespur gear stage
- 2020
- Stirnradstufespur gear stage
- 2121
- Festradfixed wheel
- 2222
- Losradloose wheel
- 2323
- Festradfixed wheel
- 2424
- Losradloose wheel
- 2525
- Losradloose wheel
- 2626
- Festradfixed wheel
- 2727
- Schalteinrichtungswitching device
- 2828
- Schalteinrichtungswitching device
- 2929
- Schalteinrichtungswitching device
- 3030
- Anschlusswelleconnecting shaft
- 3131
- DoppelkupplungDouble coupling
- 3232
- Elektromaschineelectric machine
- 3333
- Rotorrotor
- 3434
- Statorstator
- 3535
- Bremseinrichtungbraking device
- 3636
- Übersetzungsstufetranslation stage
- 3737
- KettenradSprocket
- 3838
- KettenradSprocket
- 3939
- Planetenstufeplanetary stage
- 4040
- erstes Elementfirst item
- 4141
- zweites Elementsecond element
- 4242
- drittes Elementthird element
- 4343
- Sonnenradsun gear
- 4444
- Planetenstegplanetary web
- 4545
- Hohlradring gear
- 4646
- Planetenräderplanet gears
- 4747
- Schalteinrichtung switching device
- S1S1
- Schaltelementswitching element
- S2S2
- Schaltelementswitching element
- S3S3
- Schaltelementswitching element
- S4S4
- Schaltelementswitching element
- S5S5
- Schaltelementswitching element
- BB
- Schaltelementswitching element
- KK
- Schaltelementswitching element
- K0K0
- Trennkupplungdisconnect clutch
- K1K1
- Schaltkupplungshifting clutch
- K2K2
- Schaltkupplung shifting clutch
- G1 bis G4.2G1 to G4.2
- Gängegears
- I bis XI to X
- Betriebsmodioperating modes
- I' bis XV'I' to XV'
- Betriebsmodioperating modes
- I" bis XIX"I" to XIX"
- Betriebsmodioperating modes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102013211591 A1 [0003, 0017]DE 102013211591 A1 [0003, 0017]
Claims (15)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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