DE4142545A1

DE4142545A1 - Transmission with hydrodynamic torque converter and variable transmission stage - has fixed ratio gearing to bridge variable transmission while torque converter is operating

Info

Publication number: DE4142545A1
Application number: DE19914142545
Authority: DE
Inventors: Ulrich Blumenthal; Martin Gohlke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1991-12-21
Publication date: 1993-06-24

Abstract

The transmission comprises a hydrodynamic torque convertor (2) on the input side and an infinitely variable transmission stage (3) on the output side. The fixed ratio gearing (4) is coupled to the transmission via a clutch (9) and bridges the variable transmission. The fixed ratio is applied when the torque convertor is operative eg. during start-up, and relieves the strain on the variable transmission. The variable transmission is set at the same ratio as the fixed stage when the bypass operates. The torque convertor is bridged by a second clutch (7) operating in conjunction with the first. ADVANTAGE - Compact transmission, variable stage does not require additional strengthening.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einer Eingangskupplung und einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil sowie Mitteln zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils, gegebenenfalls einem Nachschaltgetriebe sowie einer Abtriebswelle, wobei ein Teil der Leistung entweder über den stufenlos verstellbaren Getriebeteil oder über die Mittel zum Überbrücken fließt.The invention relates to a transmission with a Input clutch and a continuously adjustable Gear part and means for bridging the continuously adjustable gear part, possibly one Transmission and an output shaft, some of which performance either via the infinitely adjustable Gear part or flows through the means for bridging.

Aus der EP-E1 01 19 935 ist ein Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil bekanntgeworden. Bei diesem Getriebe wird die Antriebsleistung eines Motors über eine Eingangskupplung wahlweise über zwei Leistungszweige übertragen. Der jeweilige Leistungszweig wird über eine Klauenkupplung vorgewählt. Bei einem Leistungszweig besteht eine direkte Antriebsverbindung mit einer festen Übersetzung, während im anderen Fall der Antrieb über den stufenlos verstellbaren Getriebeteil erfolgt. Der Antrieb über den Variator erfolgt bevorzugt im innerstädtischen Verkehr, während auf außerstädtischen Straßen bzw. Autobahnen der Direktantrieb bevorzugt wird.From EP-E1 01 19 935 is a transmission with a infinitely adjustable gear part became known. At this transmission is the driving power of an engine an input coupling optionally over two power branches transfer. The respective service branch is via a Claw clutch selected. There is a service branch a direct drive connection with a fixed one Translation, while in the other case the drive via the infinitely adjustable gear part. The drive The variator is preferably used in the inner city Traffic while on extra-urban streets or highways direct drive is preferred.

Es ist ferner allgemein bekannt, anstelle einer Trockenreibungskupplung einen hydrodynamischen Drehmomentwandler einzusetzen, um beispielsweise eine Anfahrmöglichkeit auch bei großen Lasten zu schaffen. Hydrodynamische Drehmomentwandler erhöhen entsprechend ihrer Anfahrwandlung my das Getriebeeingangsdrehmoment und somit die Beanspruchung aller am Leistungsfluß beteiligten Bauteile. Diese sind entsprechend der höheren Beanspruchung auszulegen. Im allgemeinen ist dies für übliche Bauteile, wie Wellen und Zahnräder, weniger nachteilig. Dies trifft jedoch für Baugruppen, wie stufenlos verstellbare, hydrostatische Getriebe, wie sie als Variator in leistungsverzweigten Getrieben zum Einsatz kommen, nicht zu.It is also well known, instead of one Dry friction clutch a hydrodynamic To use torque converter, for example To be able to approach even with large loads. Hydrodynamic torque converters increase accordingly Start-up conversion my the transmission input torque and thus the demands of everyone involved in the flow of services Components. These are according to the higher demands to interpret. In general, this is for common components such as Shafts and gears, less disadvantageous. However, this is true for assemblies such as continuously adjustable, hydrostatic Gearboxes, such as those used as variators in power split Gearboxes are not used.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den stufenlos verstellbaren Getriebeteil während des Anfahrvorgangs zu entlasten, so daß dieser Teil des Getriebes auf eine entsprechend geringere Beanspruchung hin dimensioniert werden kann. Ein derartiges Getriebe soll sich insbesondere durch eine kompakte Bauweise auszeichnen.The present invention is based on the object the continuously variable transmission part during the Relieve the starting process so that this part of the transmission for a correspondingly lower load can be dimensioned. Such a transmission should particularly characterized by a compact design.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Eingangskupplung ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist und daß in den Fahrbereichen, in denen der Drehmomentwandler hydrodynamisch bis zum Erreichen der Durchgangsdrehzahl hochgefahren wird, der stufenlos verstellbare Getriebeteil durch die Mittel zum Überbrücken mechanisch überbrückt wird.The invention solves the problem in that the input clutch is a hydrodynamic torque converter is and that in the driving areas in which the Torque converter hydrodynamically until reaching the Through speed is ramped up, the stepless adjustable gear part by means of bridging is bridged mechanically.

Durch die Überbrückung des stufenlos verstellbaren Getriebeteils während des Anfahrvorgangs kann dieser auf eine Beanspruchung ausgelegt werden, bei der das infolge der Anfahrwandlung erhöhte Getriebeeingangsdrehmoment unberücksichtigt bleiben kann. Die erfindungsgemäße Lösung führt zu kompakten stufenlosen Getrieben, mit denen problemlos über den Drehmomentwandler angefahren werden kann.By bridging the infinitely adjustable Gear part during the start-up process, this can a load can be interpreted in which the result the start-up conversion increased transmission input torque can be disregarded. The solution according to the invention leads to compact continuously variable transmissions with which can be easily started using the torque converter.

Die Mittel zum Überbrücken können in sämtlichen Getrieben mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler Verwendung finden, bei denen die Beanspruchung des stufenlos verstellbaren Getriebeteils vom Eingangsdrehmoment abhängt und der hydrodynamische Drehmomentwandler im Leistungsfluß vorgeschaltet ist.The means for bridging can be used in all Driven with a hydrodynamic torque converter Find use where the load of the stepless adjustable gear part depends on the input torque and the hydrodynamic torque converter in the Power flow is upstream.

Es ist vorteilhaft, wenn das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebeteils während des hydrodynamischen Hochfahrens des Drehmomentwandlers so eingestellt ist, daß es mit dem Übersetzungsverhältnis der Mittel zum Überbrücken des Variators etwa übereinstimmt. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß während des Anfahrvorgangs die Leistung über den Getriebeteil mit fester Übersetzung tibertragen wird, während über den stufenlos verstellbaren Getriebeteil keine Leistung übertragen wird. So würde z. B. ein Ketten- oder Riemenwandler leer mitlaufen. Das um die Wandlung höhere Wandlerausgangsdrehmoment beansprucht also nicht den Variator. Der Variator ist auf ein dem Motordrehmoment entsprechendes Eingangsdrehmoment auszulegen, wie es beim überbrückten Wandler vorliegt.It is advantageous if the gear ratio of the Infinitely adjustable gear part during the hydrodynamic start-up of the torque converter is set that it with the gear ratio of Means for bridging the variator approximately coincides. This measure ensures that during the Starting process the power via the gear part with fixed Translation is carried over while steplessly adjustable gear part no power is transmitted. So would z. B. run along a chain or belt converter empty. The converter torque that is higher by the conversion does not claim the variator. The variator is on one input torque corresponding to the engine torque to be interpreted as it is with the bridged converter.

Bei einem Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil in Form eines Variators, insbesondere eines Ketten- oder Riemenwandlers, ist es vorteilhaft, dem Drehmomentwandler eine Überbrückungskupplung zuzuordnen, die mit Erreichen der Durchgangsdrehzahl geschlossen wird, während eine Kupplung, die Bestandteil der Mittel zum Überbrücken ist, geöffnet wird.In the case of a transmission with an infinitely adjustable Gear part in the form of a variator, in particular one Chain or belt converter, it is advantageous to the Torque converter to assign a lock-up clutch, the is closed when the through speed is reached, while a clutch, which is part of the means for Bridge is open.

Die Erfindung kann auch bei leistungsverzweigten Getrieben zur Anwendung gelangen. Hier handelt es sich vor allem um hydrostatisch-mechanisch-leistungsverzweigte Getriebe. Ebenso kann es sich um elektrisch-mechanisch- leistungsverzweigte Getriebe oder kombinierte Kettenwandler-Zahnradgetriebe oder kombinierte Reibrad-/Zahn radgetriebe handeln. Bei einem leistungsverzweigten Getriebe mit stufenlos veränderlicher Gesamtübersetzung, das aus mindestens einem Planetengetriebe, einem Stellgetriebe und einer Eingangskupplung zusammengefügt ist, wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, daß die Eingangskupplung ein hydrodynamischer Wandler ist, und daß das Stellgetriebe während des Anfahrens unbelastet ist und erst bei geringer Wandlung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bzw. bei Erreichen der Durchgangsdrehzahl in die Leistungsübertragung einbezogen wird. The invention can also be used in the case of power branches Gears are used. This is about all about hydrostatic-mechanical-power split Transmission. It can also be an electrical-mechanical power split transmission or combined Chain converter gear transmission or combined friction wheel / tooth act wheel gear. With a power split Gearbox with continuously variable overall ratio, that from at least one planetary gear, an actuator and an input coupling is assembled according to the invention further proposed that the Input clutch is a hydrodynamic converter, and that the actuator is not loaded during start-up and only when there is little change in the hydrodynamic Torque converter or when the through speed is reached is included in the power transmission.

Bei Verwendung eines Planetengetriebes, bei dem zwei Wellen mit einem hydrostatischen Getriebe als Stellgetriebe verbunden sind, ist es vorteilhaft, eine Welle des Planetengetriebes mit dem Abtrieb des Stellgetriebes und die weitere Welle des Planetengetriebes mit dem Abtrieb des hydrodynamischen Wandlers und dem Antrieb des Stellgetriebes miteinander zu verbinden. Bedingt durch den Leistungsfluß können sich die Antriebsverhältnisse so ändern, daß der Antrieb des Stellgetriebes zum Abtrieb wird und umgekehrt. Der eingangsseitig angeordnete hydrodynamische Drehmomentwandler erhöht das getriebeeingangsseitige Drehmoment um die Anfahrwandlung. Die vorgeschlagene Verbindung des Planetengetriebes mit dem hydrostatischen Stellgetriebe bzw. dem hydrodynamischen Wandler verhindert in Verbindung mit den Mitteln zum Überbrücken beim Anfahren ein Auftreten unzulässig hoher Drücke. Demnach werden große Hydrostaten vermieden, wie dies normalerweise der Fall wäre, da der Wandler nur kurzzeitig während des Anfahrvorgangs über die hohe Wandlung verfügt und anschließend überbrückt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß für das Stellgetriebe eine Auslegung ausreicht, die sich am Nenneingangsmoment orientiert. Bei einem hydrostatisch- mechanisch-leistungsverzweigten Getriebe ist es vorteilhaft, als Stellgetriebe eine hydrostatische Konstant- und eine hydrostatische Verstelleinheit zu wählen. Durch konstruktive Maßnahmen ist es möglich, den Wert der möglichen Stellübersetzung (Verhältnis der Drehzahlen der Welle 19 und der Welle 8) so zu wählen, daß dieser den Wert Null, minus Eins, Eins oder einen Wert im Bereich von Null und minus Eins ausmacht.When using a planetary gear, in which two shafts are connected to a hydrostatic transmission as an actuating gear, it is advantageous to connect one shaft of the planetary gear with the output of the actuating gear and the further shaft of the planetary gear with the output of the hydrodynamic converter and the actuation of the actuating gear connect. Due to the power flow, the drive conditions can change so that the drive of the actuator becomes an output and vice versa. The hydrodynamic torque converter on the input side increases the torque on the transmission input side by the start-up conversion. The proposed connection of the planetary gear with the hydrostatic actuating gear or the hydrodynamic converter, in conjunction with the means for bridging, prevents the occurrence of impermissibly high pressures when starting. Accordingly, large hydrostats are avoided, as would normally be the case, since the converter only has the high conversion for a short time during the start-up process and is then bridged. With the solution according to the invention it is achieved that a design is sufficient for the actuating gear, which is based on the nominal input torque. In the case of a hydrostatic-mechanical power-split transmission, it is advantageous to choose a hydrostatic constant and a hydrostatic adjusting unit as the adjusting gear. By means of constructional measures, it is possible to choose the value of the possible actuation ratio (ratio of the speeds of the shaft 19 and the shaft 8 ) so that it constitutes the value zero, minus one, one or a value in the range of zero and minus one.

Der Antrieb des Stellgetriebes kann ohne großen baulichen Aufwand z. B. gehäusefest gebremst sein. Die Einheiten des Stellgetriebes können ferner - ebenfalls in baulich einfacher Weise - miteinander gekuppelt sein. Das Planetengetriebe kann, durch Schließen zweier Kupplungen, insgesamt als Kupplung umlaufen. Bei dieser Lösung ist der Freiheitsgrad der Planetenradstufe erschöpft. Das hydrostatische Stellgetriebe kann in diesem Fall keine Leistung übertragen. Bei diesem Sonderfall sind demnach keine zusätzlichen Bauteile erforderlich, um die Mittel zum Überbrücken zu realisieren.The actuator drive can be operated without major construction effort z. B. be braked to the housing. The Units of the actuator can also - also in structurally simple way - be coupled together. The Planetary gear can, by closing two clutches, circulate as a clutch. With this solution is the Degree of freedom of the planetary gear stage exhausted. The In this case, hydrostatic actuators cannot Transfer power. There are therefore no special cases additional components required to get the funds Realize bridging.

Eine Stellübersetzung von minus Eins liegt vor, wenn der Antrieb des Stellgetriebes über ein Zwischenrad mit der Welle des Planetengetriebes bzw. dem Abtrieb des hydrodynamischen Wandlers verbunden ist und An- und Abtriebswelle des Stellgetriebes miteinander gekuppelt sind.A setting ratio of minus one exists if the Actuator driven by an idler gear with the shaft of the planetary gear or the output of the hydrodynamic Converter is connected and the input and output shaft of the Actuator are coupled together.

Es sind ferner vorteilhafte Anordnungen möglich, die eine nahezu freie Wahl der Stellübersetzung zulassen. Hierzu zählt eine Lösung, bei der zwischen den Einheiten des Stellgetriebes ein zweiwelliges Umlaufrädergetriebe mit Drehrichtungsumkehr eingeschaltet ist. Ferner kann ein Getriebezug zum Überbrücken des Stellgetriebes vorgesehen sein, der aus einer Vorgelegewelle mit einer Zwischenkupplung besteht. Dieser Getriebezug gestattet es, die Stellübersetzung durch geeignete Zahnradpaarungen gezielt auszuwählen.Advantageous arrangements are also possible allow an almost free choice of actuating ratio. For this counts a solution in which between the units of the Actuator with a two-shaft epicyclic gear Reversal of rotation is switched on. Furthermore, a Gear train provided for bridging the actuating gear be that of a countershaft with an intermediate clutch consists. This gear train allows the Adjustment ratio targeted by suitable gear pairings to select.

Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung und die daraus resultierenden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Other essential features of the invention and the resulting advantages are the following Description of several embodiments using the Take drawings. Show it:

Fig. 1 ein Schema eines Getriebes mit einer Eingangskupplung und einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil; Figure 1 is a schematic of a transmission with an input clutch and a continuously variable transmission part.

Fig. 2 ein Schema eines leistungsverzweigten Getriebes; Fig. 2 is a schematic of a power-branched transmission;

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Getriebes nach Fig. 2; Fig. 3 shows a modified embodiment of the transmission according to Fig. 2;

Fig. 4 ein Schema eines Getriebes, das prinzipiell mit den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 übereinstimmt; Fig. 4 is a diagram of a transmission which in principle corresponds to the embodiments of Figures 2 and 3.

Fig. 5 das Schema eines Getriebes mit Mitteln zur Drehrichtungsumkehr; Fig. 5 is a schematic of a transmission having means for direction of rotation reversal;

Fig. 6 das Schema eines weiteren leistungsverzweigten Getriebes mit einem Planetenradsatz mit Drehrichtungsumkehr; Fig. 6 is a diagram of a further power-branched transmission having a planetary gear with reversal of rotation;

Fig. 7 das Schema eines leistungsverzweigten Getriebes mit Mitteln zur Wahl der Stellübersetzung und Fig. 7 shows the diagram of a power-split transmission with means for selecting the ratio and

Fig. 8 ein Diagramm, das die herrschenden Abtriebsdrehzahlen in Abhängigkeit einer vorliegenden Stellübersetzung zeigt. Fig. 8 is a diagram showing the prevailing output speeds as a function of an existing ratio.

Das in Fig. 1 im Schema abgebildete Getriebe 1 setzt sich im wesentlichen aus einer Eingangskupplung 2, einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil 3 sowie Mitteln 4 zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils 3 zusammen.The transmission 1 shown in the diagram in FIG. 1 is composed essentially of an input clutch 2 , a continuously variable transmission part 3 and means 4 for bridging the continuously variable transmission part 3 .

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Eingangskupplung 2 aus einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 5 gebildet wird, der über ein Pumpen-, Leit- und Turbinenrad verfügt. Das Pumpenrad wird bei Erreichen der Durchgangsdrehzahl des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5 über eine Überbrückungskupplung 7 direkt mit einer Abtriebswelle 8 des Drehmomentwandlers verbunden. From the drawing it can be seen that the input clutch 2 is formed from a hydrodynamic torque converter 5 , which has a pump, guide and turbine wheel. When the through speed of the hydrodynamic torque converter 5 is reached, the pump wheel is connected directly to an output shaft 8 of the torque converter via a lock-up clutch 7 .

Die Mittel 4 zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils 3 setzen sich aus einer Kupplung 9, einem auf der Abtriebswelle 8 gelagerten Losrad 10, einem Zwischenrad 11 und einem weiteren Zahnrad 12, das drehfest mit einer weiteren Abtriebswelle 13 verbunden ist, zusammen.The means 4 for bridging the continuously variable transmission part 3 are composed of a clutch 9 , an idler gear 10 mounted on the output shaft 8 , an idler gear 11 and a further gear wheel 12 , which is non-rotatably connected to a further output shaft 13 .

Der stufenlos verstellbare Getriebeteil 3 besteht aus einem Riemenvariator mit einer Primärscheibe 14 und einer Sekundärscheibe 15. Anstelle eines Riemenvariators kann jedes konventionelle CVT-Getriebe, wie z. B. ein Kettenwandler, ein Reibradgetriebe, ein hydrostatisches Getriebe oder ein elektrisches Getriebe, eingesetzt werden.The continuously variable transmission part 3 consists of a belt variator with a primary pulley 14 and a secondary pulley 15 . Instead of a belt variator, any conventional CVT transmission, such as. B. a chain converter, a friction gear, a hydrostatic transmission or an electrical transmission can be used.

Aus dem Getriebeschema ist ersichtlich, daß der hydrodynamische Drehmomentwandler den Mitteln 4 zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils 3 im Leistungsfluß vorgeschaltet ist. Während des Anfahrvorgangs ist die Überbrückungskupplung 7 geöffnet. Die Kupplung 9 ist geschlossen und die Übersetzung des Riemenvariators ist so eingestellt, daß sie mit der Übersetzung der aus dem Losrad 10, dem Zwischenrad 11 und dem Zahnrad 12 gebildeten Zahnradstufe identisch ist. Um hohe Anfahrübersetzungen zu erreichen, ist die Übersetzung dieser Zahnradstufe so gewählt, daß sie dem maximal erreichbaren Wirkradienverhältnis der Primär- und Sekundärscheiben 14 und 15 entspricht. Der Anfahrvorgang erfolgt unter Ausnutzung der Kennlinie des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5, bis dessen Durchgangsdrehzahl erreicht ist. In diesem Betriebspunkt arbeitet der hydrodynamische Drehmomentwandler 5 als Kupplung. Die Überbrückungskupplung 7 wird geschlossen, während die Kupplung 9 geöffnet wird. Der Riemenvariator verstellt die Drehzahl der Abtriebswelle 13 entsprechend einem vorgegebenen Regelgesetz. Der Vorteil der vorstehend beschriebenen Getriebeanordnung besteht insbesondere darin, daß während des Anfahrvorgangs lediglich die Zahnradstufe die Antriebsleistung überträgt, während der Riemenvariator keine Leistung zu übertragen hat, d. h. leer mitläuft. Das um den Wandlungsfaktor my größere Drehmoment am Turbinenrad beansprucht also ausschließlich die Zahnradstufe, während der Riemenvariator lediglich auf ein dem Motordrehmoment entsprechendes Eingangsdrehmoment ausgelegt zu werden braucht.From the transmission diagram it can be seen that the hydrodynamic torque converter is connected upstream of the means 4 for bridging the continuously variable transmission part 3 in the power flow. The lockup clutch 7 is opened during the starting process. The clutch 9 is closed and the translation of the belt variator is set so that it is identical to the translation of the gear stage formed from the idler gear 10 , the idler gear 11 and the gear 12 . In order to achieve high starting ratios, the gear ratio of this gear stage is selected so that it corresponds to the maximum achievable effective radius ratio of the primary and secondary disks 14 and 15 . The starting process takes place using the characteristic curve of the hydrodynamic torque converter 5 until its through speed is reached. At this operating point, the hydrodynamic torque converter 5 works as a clutch. The lock-up clutch 7 is closed while the clutch 9 is opened. The belt variator adjusts the speed of the output shaft 13 in accordance with a predetermined control law. The advantage of the transmission arrangement described above is in particular that only the gear stage transmits the drive power during the starting process, while the belt variator has no power to transmit, ie runs idle. The torque on the turbine wheel, which is greater by the conversion factor my, thus only requires the gear stage, while the belt variator only has to be designed for an input torque corresponding to the engine torque.

Die Vorteile der Mittel 4 zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils 3 lassen sich ebenfalls in Verbindung mit leistungsverzweigten Getrieben mit stufenlos veränderlicher Gesamtübersetzung nutzen. Diese Vorteile lassen sich insbesondere bei sogenannten Planeten- Stellkoppelgetrieben nutzen. Unter einem Planeten- Stellkoppelgetriebe wird ein zusammengesetztes Getriebe verstanden, das eine stufenlos veränderliche Gesamtübersetzung aufweist und das aus einem oder mehreren Planetengetrieben besteht. Von den Planetengetrieben sind zwei Wellen mit einem Stellgetriebe, d. h. einem Getriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung, gekoppelt. Diesem Getriebe kann ein Nachschaltgetriebe nachgeschaltet sein.The advantages of the means 4 for bridging the continuously variable transmission part 3 can also be used in connection with power-split transmissions with a continuously variable overall ratio. These advantages can be used in particular in so-called planetary coupling drives. A planetary adjusting coupling gear is understood to be a composite gear which has a continuously variable overall ratio and which consists of one or more planetary gears. Two shafts of the planetary gears are coupled to an actuating gear, ie a gear with a continuously variable ratio. A transmission can be connected downstream of this transmission.

Ein derartig leistungsverzweigtes Getriebe ist schematisch in Fig. 2 abgebildet.Such a power split transmission is shown schematically in FIG. 2.

Dieses leistungsverzweigte Getriebe 16 besteht aus zwei Planetengetrieben 17 und 18, denen im Leistungsfluß die Eingangskupplung 2 in Form des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5 vorgeschaltet ist. Auch bei diesem Getriebe wird das Pumpenrad bei Erreichen der Durchtriebsdrehzahl durch die Überbrückungskupplung 7 mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 8 des Drehmomentwandlers direkt verbunden. Eine konzentrisch zur Abtriebswelle 8 gelagerte Welle 19 des Planetengetriebes 18 trägt an ihrem freien Ende drehfest ein Zahnrad 20. Dieses Zahnrad kämmt mit einem weiteren Zahnrad 21, das zum Abtrieb 22 eines Stellgetriebes 23 gehört. Der Abtrieb 22 des stufenlos einstellbaren Stellgetriebes 23 kann über eine Bremse 24 mit einem Getriebegehäuse 25 drehfest verbunden, d. h. festgebremst, werden.This power-split gear 16 consists of two planetary gear 17 and 18 , which is connected upstream of the input clutch 2 in the form of the hydrodynamic torque converter 5 . In this transmission, too, the pump wheel is directly connected to the output shaft 8 of the torque converter, which is designed as a hollow shaft, when the through-speed is reached through the lockup clutch 7 . A shaft 19 of the planetary gear 18 , which is mounted concentrically to the output shaft 8 , has a gear 20 at its free end in a rotationally fixed manner. This gear meshes with a further gear 21 , which belongs to the output 22 of an actuating gear 23 . The output 22 of the continuously variable actuating gear 23 can be connected to a gear housing 25 in a rotationally fixed manner, ie braked, via a brake 24 .

Das stufenlos einstellbare Stellgetriebe 23 ist als hydrostatisches Getriebe ausgestaltet und weist eine Konstanteinheit 26 und eine Verstelleinheit 27 auf. Ein Antrieb 28 (Normalfall, ohne Blindleistung) des Stellgetriebes 23 steht über zwei Zahnräder 29 und 30 mit der Abtriebswelle 8 in treibender Verbindung.The continuously adjustable actuating gear 23 is designed as a hydrostatic gear and has a constant unit 26 and an adjusting unit 27 . A drive 28 (normal case, without reactive power) of the actuating gear 23 is in driving connection with the output shaft 8 via two gear wheels 29 and 30 .

Bei den angesprochenen leistungsverzweigten Getrieben richtet sich die Belastung des Stellgetriebes einerseits nach der eingestellten Stellübersetzung und andererseits hängt sie direkt von der Höhe des Eingangsdrehmoments ab. Bei hydrostatischen Stellgetrieben nimmt der Differenzdruck mit steigendem Eingangsdrehmoment zu. Der eingangsseitig angeordnete hydrodynamische Drehmomentwandler 5 erhöht das getriebeeingangsseitige Drehmoment um den Wandlungsfaktor my. Mit der beschriebenen Anordnung wird eine hohe Beanspruchung des Stellgetriebes 23 beim Anfahrvorgang vermieden. Zu diesem Zweck ist das Getriebe 16 so gestaltet, daß während des Anfahrvorgangs das Stellgetriebe 23 lastlos ist und erst bei einem reduzierten Wandlungsfaktor my bzw. bei geschlossener Überbrückungskupplung 7 an der Leistungsübertragung beteiligt ist. Somit reicht für das Stellgetriebe 23 eine Auslegung aus, die sich am Eingangsnennmoment des Getriebes orientiert. Es sei ferner angemerkt, daß, durch den Leistungsfluß bedingt, sich die Antriebsverhältnisse so ändern können, daß die Antriebswelle des Stellgetriebes zur Abtriebswelle wird und umgekehrt.In the case of the power-split transmissions mentioned, the load on the actuating gear depends on the one hand on the set actuating ratio and on the other hand it depends directly on the level of the input torque. With hydrostatic actuators, the differential pressure increases with increasing input torque. The hydrodynamic torque converter 5 arranged on the input side increases the torque on the transmission input side by the conversion factor my. With the arrangement described, high stress on the actuating gear 23 during the starting process is avoided. For this purpose, the gear 16 is designed such that the actuating gear 23 is without load during the starting process and is only involved in the power transmission when the conversion factor my is reduced or when the lock-up clutch 7 is closed. A design based on the nominal input torque of the transmission is thus sufficient for the actuating gear 23 . It should also be noted that, due to the power flow, the drive conditions can change so that the drive shaft of the actuator becomes the output shaft and vice versa.

Während des Anfahrvorgangs wird beim beschriebenen Ausführungsbeispiel die Konstanteinheit 26 des Stellgetriebes 23 durch die Bremse 24 gehäusefest gebremst. Dadurch beträgt die Stellübersetzung als Verhältnis der Drehzahlen der Abtriebswelle 8 und der Welle 19 Null. Es stellt sich entsprechend Fig. 8 nach erfolgtem Anfahren (gestrichelte, vertikale Linie) ein mit I bezeichneter Betriebspunkt ein. In diesem Betriebspunkt I herrscht die mechanische Übersetzung i-I. Das Verhältnis zwischen dem Abtriebsdrehmoment und dem Antriebsdrehmoment des Getriebes errechnet sich aus dem Produkt der mechanischen Übersetzung i-I, multipliziert mit dem Wandlungsfaktor my des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5.During the starting process in the described embodiment, the constant unit 26 of the actuating gear 23 fixed to the housing braked by the brake 24th As a result, the actuating ratio as a ratio of the speeds of the output shaft 8 and the shaft 19 is zero. According to FIG. 8, an operating point labeled I is set after the vehicle has started off (dashed, vertical line). At this operating point I the mechanical ratio iI prevails. The ratio between the output torque and the drive torque of the transmission is calculated from the product of the mechanical translation iI, multiplied by the conversion factor my of the hydrodynamic torque converter 5 .

Bei dem Getriebeschema des leistungsverzweigten Getriebes entsprechend Fig. 3 wird während des Anfahrvorgangs die Konstanteinheit 26 mit der Verstelleinheit 27 des Stellgetriebes 23 mit Hilfe einer Kupplung 31 gekuppelt. Die Stellübersetzung beträgt in diesem Fall Eins. Der Anfahrvorgang erfolgt (vergleiche Fig. 8) auf der gestrichelten, vertikalen Linie im Punkt Eins bis zum Erreichen eines mit II bezeichneten Betriebspunkts. In diesem Betriebspunkt II liegt eine mechanische Übersetzung von i-II vor. Das Verhältnis des Abtriebsdrehmoments zum Antriebsdrehmoment errechnet sich aus dieser mechanischen Übersetzung, multipliziert mit dem Wandlungsfaktor my des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5.In the transmission diagram of the power-split transmission according to FIG. 3, the constant unit 26 is coupled to the adjusting unit 27 of the actuating gear 23 with the aid of a clutch 31 during the starting process. In this case, the actuating ratio is one. The start-up process takes place (see FIG. 8) on the dashed, vertical line at point one until an operating point marked II is reached. At this operating point II there is a mechanical translation of i-II. The ratio of the output torque to the drive torque is calculated from this mechanical translation, multiplied by the conversion factor my of the hydrodynamic torque converter 5 .

Ein Getriebe, dem die gleichen Verhältnisse zugrunde liegen, ist dem Schema entsprechend Fig. 4 zu entnehmen. Die Mittel zum Überbrücken des Stellgetriebes werden durch Kupplungen 32 und 33 gebildet. Bei geschlossenen Kupplungen 32 und 33 der aus den Planetengetrieben 17 und 18 gebildeten Planetenradstufe ist deren Freiheitsgrad erschöpft. Auch hier liegt eine Stellübersetzung von Eins vor.A gear, which is based on the same relationships, can be seen in the diagram corresponding to FIG. 4. The means for bridging the actuating gear are formed by couplings 32 and 33 . When the clutches 32 and 33 of the planetary gear stage 17 and 18 are closed , their degree of freedom is exhausted. Here, too, there is a setting translation of one.

Bei dem Getriebeschema entsprechend Fig. 5 beträgt die Stellübersetzung minus Eins. Bei ansonsten gegenüber dem Schema nach Fig. 3 unverändertem Aufbau ist bei diesem Getriebe ein Zwischenrad 34 vorhanden, das mit den Zahnrädern 29 und 30 in kämmender Antriebsverbindung steht. Bei diesem Getriebe erfolgt der Anfahrvorgang auf der vertikalen, gestrichelten Linie im Punkt minus Eins der Stellübersetzung (vergleiche Fig. 8). Während des Anfahrens ist die Kupplung 31 geschlossen. Sie wird geöffnet, wenn der Betriebspunkt III erreicht ist. In diesem Betriebspunkt beträgt das Drehmomentverhältnis i-III, multipliziert mit dem Wandlungsfaktor my des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 5.In the transmission diagram corresponding to FIG. 5, the actuating translation is minus one. With an otherwise unchanged construction compared to the diagram according to FIG. 3, an intermediate wheel 34 is present in this transmission, which is in meshing drive connection with the gear wheels 29 and 30 . With this transmission, the starting process takes place on the vertical, dashed line at point minus one of the actuating ratio (see FIG. 8). The clutch 31 is closed during start-up. It opens when operating point III is reached. At this operating point, the torque ratio is i-III, multiplied by the conversion factor my of the hydrodynamic torque converter 5 .

Bei dem Getriebe, das schematisch in Fig. 6 abgebildet ist, wird die Konstanteinheit 26 mit der Verstelleinheit 27 des Stellgetriebes 23 über ein zweiwelliges Umlaufrädergetriebe 35 mit der Möglichkeit einer Drehrichtungsumkehr gekoppelt. Mit dieser Anordnung ist eine nahezu freie Wahl der Stellübersetzung möglich. Hierzu bremst beispielsweise die Bremse 36 den Planetenträger des Umlaufrädergetriebes 35 fest. Der Anfahrvorgang erfolgt auf einer vertikalen, gestrichelt gezeichneten Linie im Bereich zwischen einer Stellübersetzung von Null und minus Eins bis zum Erreichen eines Betriebspunkts IV. In diesem Betriebspunkt liegt eine mechanische Übersetzung von i-IV, multipliziert mit dem Wandlungsfaktor my des Drehmomentwandlers, vor.In the transmission, which is schematically depicted in Fig. 6, the constant unit 26 is coupled to the adjusting unit 27 of the actuating gear 23 via a two-wave planetary gear 35 with the possibility of rotation reversal. With this arrangement, an almost free choice of actuating ratio is possible. For this purpose, for example, the brake 36 brakes the planet carrier of the epicyclic gear 35 . The start-up process takes place on a vertical, dashed line in the range between an actuating ratio of zero and minus one until an operating point IV is reached. At this operating point there is a mechanical ratio of i-IV multiplied by the conversion factor my of the torque converter.

Bei dem in Fig. 7 schematisch dargestellten leistungsverzweigten Getriebe wird das Stellgetriebe 23 durch einen Getriebezug 37 mit einer Zwischenkupplung 38 überbrückt. Der Getriebezug 37 setzt sich aus zwei Zahnrädern 39 und 40 und einer geteilten Vorgelegewelle 41 zusammen. Bei geschlossener Zwischenkupplung 38 stellt sich ein Drehzahlverhältnis der hydrostatischen Einheiten 26 und 27 ein, das den gewählten Übersetzungen des Getriebezugs 37 entspricht. Der Anfahrvorgang erfolgt entlang einer vertikalen, gestrichelten Linie bis zum Erreichen eines Betriebspunkts V (vergleiche Fig. 8). In diesem Betriebspunkt liegt eine mechanische Übersetzung von i-V, multipliziert mit dem Wandlungsfaktor my, vor. In the power split transmission shown schematically in FIG. 7, the actuating gear 23 is bridged by a gear train 37 with an intermediate clutch 38 . The gear train 37 is composed of two gear wheels 39 and 40 and a split countershaft 41 . When the intermediate clutch 38 is closed, a speed ratio of the hydrostatic units 26 and 27 is set , which corresponds to the selected ratios of the gear train 37 . The starting process takes place along a vertical, dashed line until an operating point V is reached (cf. FIG. 8). At this operating point there is a mechanical translation of iV multiplied by the conversion factor my.

Die Auswahl der geeigneten Mittel zum Überbrücken des Stellgetriebes 23 richtet sich neben der gewünschten größten Anfahrübersetzung auch nach dem hierfür notwendigen konstruktiven Aufwand.The selection of the suitable means for bridging the actuating gear 23 depends not only on the desired maximum starting ratio but also on the design effort required for this.

Die Erfindung ist nicht auf hydrostatisch-mechanisch- leistungsverzweigte Getriebe beschränkt. Sie kann auch bei vergleichbaren leistungsverzweigten Getrieben eingesetzt werden. Insbesondere sind dies: elektrisch-mechanisch- leistungsverzweigte Getriebe, kombinierte Kettenwandler- Zahnradgetriebe und kombinierte Reibrad-Zahnradgetriebe.The invention is not based on hydrostatic-mechanical power split transmissions limited. You can also at comparable power split transmissions used will. In particular, these are: electrical-mechanical- power split transmission, combined chain converter Gear transmission and combined friction gear transmission.

BezugszeichenReference numerals

1 Getriebe
2 Eingangskupplung
3 stufenlos verstellbarer Getriebeteil
4 Mittel zum Überbrücken
5 hydrodynamischer Drehmomentwandler
6 -
7 Überbrückungskupplung
8 Abtriebswelle
9 Kupplung
10 Losrad
11 Zwischenrad
12 Zahnrad
13 Abtriebswelle
14 Primärscheibe
15 Sekundärscheibe
16 leistungsverzweigtes Getriebe
17 Planetengetriebe
18 Planetengetriebe
19 Welle
20 Zahnrad
21 Zahnrad
22 Abtrieb
23 Stellgetriebe
24 Bremse
25 Getriebegehäuse
26 Konstanteinheit
27 Verstelleinheit
28 Antrieb
29 Zahnrad
30 Zahnrad
31 Kupplung
32 Kupplung
33 Kupplung
34 Zwischenrad
35 Umlaufrädergetriebe
36 Bremse
37 Getriebezug
38 Zwischenkupplung
39 Zahnrad
40 Zahnrad
41 Vorgelegewelle 1 gear
2 input coupling
3 infinitely adjustable gear part
4 means of bridging
5 hydrodynamic torque converter
6 -
7 lock-up clutch
8 output shaft
9 clutch
10 idler gear
11 idler gear
12 gear
13 output shaft
14 primary disc
15 secondary disc
16 power split transmission
17 planetary gears
18 planetary gears
19 wave
20 gear
21 gear
22 downforce
23 actuators
24 brake
25 gear housing
26 constant unit
27 adjustment unit
28 drive
29 gear
30 gear
31 clutch
32 clutch
33 clutch
34 idler gear
35 epicyclic gear
36 brake
37 gear train
38 intermediate coupling
39 gear
40 gear
41 countershaft

Claims

1. Getriebe (1, 16) mit einer Eingangskupplung (2) und einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil (3, 23) sowie Mitteln (4) zum Überbrücken des stufenlos verstellbaren Getriebeteils, gegebenenfalls einem Nachschaltgetriebe sowie einer Abtriebswelle (13), wobei ein Teil der Leistung entweder über den stufenlos verstellbaren Getriebeteil (3, 23) oder über die Mittel (4) zum Überbrücken fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskupplung (2) ein hydrodynamischer Drehmomentwandler (5) ist, und daß in den Fahrbereichen, in denen der Drehmomentwandler (5) hydrodynamisch bis zum Erreichen der Durchgangsdrehzahl hochgefahren wird, der stufenlos verstellbare Getriebeteil (3, 23) durch die Mittel (4) zum Überbrücken mechanisch überbrückt wird.1.Gearbox ( 1 , 16 ) with an input clutch ( 2 ) and an infinitely adjustable gear part ( 3 , 23 ) and means ( 4 ) for bridging the infinitely variable gear part, if necessary a secondary gear and an output shaft ( 13 ), part of which Power flows either through the continuously variable transmission part ( 3 , 23 ) or via the means ( 4 ) for bridging, characterized in that the input clutch ( 2 ) is a hydrodynamic torque converter ( 5 ) and in the driving areas in which the torque converter ( 5 ) is driven up hydrodynamically until the through speed is reached, the continuously variable transmission part ( 3 , 23 ) is mechanically bridged by the means ( 4 ) for bridging.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebeteils (3) während des hydrodynamischen Hochfahrens des Drehmomentwandlers (5) so eingestellt ist, daß es mit dem Übersetzungsverhältnis der Mittel (4) zum Überbrücken etwa übereinstimmt.2. Transmission according to claim 1, characterized in that the transmission ratio of the continuously variable transmission part ( 3 ) during the hydrodynamic startup of the torque converter ( 5 ) is set so that it roughly corresponds to the transmission ratio of the means ( 4 ) for bridging.

3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehmomentwandler (5) eine Überbrückungskupplung (7) zugeordnet ist, die mit Erreichen der Durchgangsdrehzahl geschlossen wird, während eine Kupplung (9) oder Bremse (24) der Mittel (4) zum Überbrücken geöffnet wird. 3. Transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the torque converter ( 5 ) is assigned a lock-up clutch ( 7 ) which is closed when the through speed is reached, while a clutch ( 9 ) or brake ( 24 ) of the means ( 4th ) is opened to bridge.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anfahrens die Überbrückungskupplung (7) des Drehmomentwandlers (5) geöffnet und die Kupplung (9, 38) der Mittel (4) zum Überbrücken geschlossen ist und die Übersetzungen (9, 38) der Mittel zum Überbrücken und des stufenlos verstellbaren Getriebeteils so eingestellt sind, daß sie übereinstimmen.4. Transmission according to claims 1 and 3, characterized in that during the start-up, the lock-up clutch ( 7 ) of the torque converter ( 5 ) is opened and the clutch ( 9 , 38 ) of the means ( 4 ) for bridging is closed and the translations ( 9 , 38 ) the means for bridging and the continuously variable transmission part are set so that they match.

5. Leistungsverzweigtes Getriebe (16) mit stufenlos veränderlicher Gesamtübersetzung, bestehend aus mindestens einem Planetengetriebe (17 bzw. 18), wovon zwei Wellen (8, 19) mit einem Stellgetriebe (23), z. B. einem hydrostatischen Getriebe, gekoppelt sind und einer Eingangskupplung (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskupplung (2) ein hydrodynamischer Wandler (5) ist, und daß während des Anfahrens das Stellgetriebe (23) lastlos ist und erst bei geringer Wandlung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (5) bzw. bei Erreichen der Durchgangsdrehzahl in die Leistungsübertragung einbezogen wird.5. Power-split transmission ( 16 ) with continuously variable overall ratio, consisting of at least one planetary gear ( 17 or 18 ), of which two shafts ( 8 , 19 ) with an actuator ( 23 ), for. B. a hydrostatic transmission, are coupled and an input clutch ( 2 ), characterized in that the input clutch ( 2 ) is a hydrodynamic converter ( 5 ), and that during the start-up, the actuating gear ( 23 ) is unloaded and only with little conversion of the hydrodynamic torque converter ( 5 ) or is included in the power transmission when the through speed is reached.

6. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (19) des Planetengetriebes (18) mit dem Abtrieb (22) des Stellgetriebes (23) und die weitere Welle (8) des Planetengetriebes (17 bzw. 18) mit der Abtriebswelle (8) des hydrodynamischen Wandlers (5) und dem Antrieb (28) des Stellgetriebes (23) trieblich verbunden ist.6. Power split transmission according to claim 5, characterized in that a shaft ( 19 ) of the planetary gear ( 18 ) with the output ( 22 ) of the actuating gear ( 23 ) and the further shaft ( 8 ) of the planetary gear ( 17 and 18 ) with the Output shaft ( 8 ) of the hydrodynamic converter ( 5 ) and the drive ( 28 ) of the actuating gear ( 23 ) is drivingly connected.

7. Getriebe nach den Ansprüchen 5 und 6, mit einem hydrostatischen Getriebe als Stellgetriebe (23), bestehend aus einer Konstant- und Verstelleinheit (26, 27), dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Fahrbereich der Wert der möglichen Stellübersetzung beträgt: Eins oder Null oder minus Eins oder ein Wert im Bereich von Null und minus Eins. 7. Transmission according to claims 5 and 6, with a hydrostatic transmission as an actuating gear ( 23 ), consisting of a constant and adjusting unit ( 26 , 27 ), characterized in that in a first driving range the value of the possible actuating ratio is: one or Zero or minus one or a value in the range of zero and minus one.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb (22) des Stellgetriebes (23) durch eine Bremse (24) gehäusefest gebremst ist.8. Transmission according to claim 7, characterized in that the output ( 22 ) of the actuating gear ( 23 ) is braked by a brake ( 24 ) fixed to the housing.

9. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (26, 27) des Stellgetriebes (23) über eine Kupplung (31) miteinander gekuppelt sind, so daß mit einer Stellübersetzung von Eins angefahren wird.9. Transmission according to claim 7, characterized in that the units ( 26 , 27 ) of the actuating gear ( 23 ) are coupled to one another via a coupling ( 31 ), so that one starts with an actuating ratio of one.

10. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (17, 18) beim Anfahren als Kupplung umläuft.10. Transmission according to claim 7, characterized in that the planetary gear ( 17 , 18 ) rotates when starting as a clutch.

11. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (28) des Stellgetriebes (23) über ein Zwischenrad (34) mit der Welle (8) des Planetengetriebes bzw. der Abtriebswelle (8) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (5) verbunden ist.11. Transmission according to claim 7, characterized in that the drive ( 28 ) of the actuating gear ( 23 ) via an intermediate wheel ( 34 ) with the shaft ( 8 ) of the planetary gear or the output shaft ( 8 ) of the hydrodynamic torque converter ( 5 ) is connected .

12. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einheiten (26, 27) des Stellgetriebes (23) ein zweiwelliges Umlaufrädergetriebe (35) mit Drehrichtungsumkehr eingeschaltet ist.12. Gearbox according to claim 7, characterized in that between the units ( 26 , 27 ) of the actuating gear ( 23 ) a two-shaft epicyclic gear ( 35 ) with reversal of direction of rotation is switched on.

13. Getriebe nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4) zum Überbrücken des Stellgetriebes durch einen Getriebezug (37) mit einer Zwischenkupplung (38) gebildet sind.13. Transmission according to claims 5 and 7, characterized in that the means ( 4 ) for bridging the actuating gear are formed by a gear train ( 37 ) with an intermediate clutch ( 38 ).