DE602005002135T2 - Unendlich variable bypass-leistungsübertragung mit zwei betriebsmodi für ein kraftfahrzeug - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein unendlich variables Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei Betriebsmodi für ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug.
- Ein solches Leistungsverzweigungsgetriebe ermöglicht es, eine stufenlose Regelung von einem Rückwärtsgang bis zu einem Vorwärtsgang zu erhalten, indem über eine "Leerlauf in Eingriff" genannte, besondere Stellung gegangen wird, in der die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs für eine beliebige Drehzahl des Verbrennungsmotors Null ist.
- Es gibt mehrere Typen von Leistungsverzweigungsgetrieben.
- Gemäß einem ersten Typ "mit gekoppeltem Eingang" weist das Getriebe ein Paar von Leistungsverzweigungszahnrädern, die die Leistung am Eingang des Mechanismus verzweigen, und einen "sammelnden" Planetengetriebezug auf, der die Leistungen am Ausgang des Mechanismus vereint. Das Getriebe weist ebenfalls einen Drehzahlregler auf.
- Bei einem anderen Typ "mit gekoppeltem Ausgang" weist das Getriebe einen leistungsteilenden Planetengetriebezug am Eingang des Mechanismus und ein Paar von leistungssammelnden Zahnrädern am Ausgang des Mechanismus auf. Das Getriebe weist ebenfalls einen Drehzahlregler auf.
- Schließlich sind ebenfalls Leistungsverzweigungsgetriebe "mit zwei Anpassungspunkten" bekannt, bei denen ein erster leistungsteilender Planetengetriebezug am Eingang des Getriebes angeordnet ist, während ein zweiter leistungssammelnder Planetengetriebezug am Ausgang des Getriebes angeordnet ist. Auch hier weist das Getriebe einen Drehzahlregler auf.
- Ein unendlich variables Getriebe (TIV oder IVT im Englischen) verwendet nur ein oder zwei dieser drei Betriebsprinzipien.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein unendlich variables Getriebe, das zwei unterschiedliche Betriebsmodi verwendet und eine Modusänderungsvorrichtung aufweist, die es ermöglicht, von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus überzugehen.
- Man versteht, dass es vorteilhaft ist, für das gleiche Getriebe über zwei Betriebsmodi zu verfügen, da es ermöglicht, den Bereich der Übersetzungen des Getriebes zu vergrößern und es außerdem erlaubt, die Abmessungen der Drehzahlreglervorrichtung zu verringern, die elektrische Maschinen aufweisen kann.
- Solche Bi-Modus-Getriebearchitekturen bekannter Art haben aber den Nachteil, dass die Modusänderungen von Mehrfachscheibenkupplungen durchgeführt werden, die am Ausgang des Getriebes angeordnet sind, so dass ihr Betrieb von abrupten Veränderungen des Drehmoments begleitet werden, die von den Benutzern als unangenehm empfunden werden. Ein anderer Nachteil eines solchen Getriebes, das zum Beispiel in dem Patent
US-A-5 558 589 oder in dem PatentUS-A-5 935 035 beschrieben wird, liegt in der Komplexität der Architektur, die insbesondere mit dem Vorhandensein von mindestens zwei Kupplungen und einer Bremse verbunden ist. - In einer früheren französischen Patentanmeldung
FR 02 14 241 - Das in dieser früheren Patentanmeldung beschriebene unendlich variable Getriebe weist einen ersten zusammengesetzten Planetengetriebezug, der es ermöglicht, den Verbrennungsmotor mit den Rädern des Fahrzeugs gemäß einem Leistungsverzweigungs-Hauptkanal zu verbinden, und einen einfachen Planetengetriebezug, der es ermöglicht, die Leistungsverzweigung durchzuführen, sowie einen zweiten zusammengesetzten Planetengetriebezug auf, um ein Modusänderungssystem zwischen mindestens zwei Betriebsmodi des unendlich variablen Getriebes herzustellen.
- Das in dieser früheren Patentanmeldung beschriebene Getriebe weist zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen auf, die es zwei Wellen des Getriebes ermöglichen, unabhängig in Drehung blockiert zu werden oder nicht, wodurch jedes Mal einer der Betriebsmodi des Getriebes gewährleistet wird.
- Bei einer Modusänderung werden die zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen unabhängig von zwei Betätigungsgliedern gesteuert, die von einer elektrischen Kraft oder von einer hydraulischen Kraft in Bewegung versetzt werden können. Die Steuerung der zwei Betätigungsglieder erfolgt derart, dass die zwei Modi gleichzeitig eingeleitet werden, während die zwei erwähnten Wellen des Getriebes gleichzeitig in Drehung blockiert sind.
- Ein anderes Getriebe mit einer ähnlichen Architektur ist in dem Patent
FR 2 823 281 A - Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Architekturen so zu vereinfachen, dass der Platzbedarf des Getriebes sowie seine Herstellungskosten verringert werden.
- Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls ein unendlich variables Getriebe mit zwei Betriebsmodi zum Gegenstand, bei dem das Umschalten zwischen den zwei Betriebsmodi besonders einfach erfolgt.
- Das unendlich variable Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei Betriebsmodi gemäß der Erfindung, das insbesondere für ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug geeignet ist, ist von dem Typ, der aufweist:
- – mindestens zwei Leistungskanäle, die parallel den Verbrennungsmotor mit den Rädern des Fahrzeugs verbinden und je eine Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung enthalten, die in der Lage ist, eine Welle des Getriebes je nach dem Betriebsmodus zu blockieren oder freizugeben;
- – einen Kanal, der einen stufenlosen Drehzahlregler enthält;
- – und eine Steuervorrichtung für die Modusänderung, die in der Lage ist, die Betätigung der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen zu steuern.
- Das Getriebe weist ein einziges Betätigungsglied für die beiden Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen auf, das in der Lage ist, bei einer Modusänderung gleichzeitig die zwei Modi einzuleiten, indem die zwei Wellen des Getriebes blockiert werden.
- Daraus resultiert eine deutliche Vereinfachung im Vergleich mit den klassischen Getrieben dieses Typs, bei denen es notwendig war, eine komplexe Steuerung für zwei unabhängige Betätigungsglieder vorzusehen.
- Das einzige Betätigungsglied ist vorzugsweise vom Typ mit Kupplungsklauen und kann von einer hydraulischen oder einer elektrischen Kraft angetrieben werden.
- Das Betätigungsglied wird so montiert, dass es parallel zu den beiden Wellen des Getriebes translationsbeweglich ist.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Betätigungsglied zwei Gruppen von Klauenzähnen auf, die in der Lage sind, je in zwei Gruppen von entsprechenden Klauenzähnen einzugreifen, die fest mit den zwei Wellen des Getriebes verbunden sind.
- Vorzugsweise sind die zwei Gruppen von Klauenzähnen des Betätigungsglieds axial zueinander versetzt, um gleichzeitig mit den Gruppen von entsprechenden Klauenzähnen der zwei Wellen des Getriebes in einer Stellung des Betätigungsglieds zusammenwirken zu können und um alternativ mit einer der entsprechenden Gruppen von Klauenzähnen der zwei Wellen des Getriebes in anderen Stellungen des Betätigungsglieds zusammenwirken zu können.
- Bei einer Modusänderung werden die zwei Wellen des Getriebes so auf einfache und wirksame Weise gleichzeitig in Drehung blockiert. Dagegen ist für jeden Modus eine der zwei Wellen in Drehung frei, während die andere in Drehung blockiert ist.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform des Getriebes ist der stufenlose Drehzahlregler vom elektrischen Typ.
- Ein solcher Drehzahlregler kann zwei elektrische Zugmaschinen oder eine elektrische Zugmaschine und einen elektrischen Reglermotor aufweisen, insbesondere, um ein hybrides Antriebsaggregat zu bilden.
- Die zwei Leistungskanäle weisen vorteilhafterweise je einen leistungsteilenden Planetengetriebezug auf, von dem ein Organ mit einer der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen verbunden ist.
- Ein leistungssammelnder Planetengetriebezug ist vorteilhafterweise am Ausgang des Getriebes montiert. Er kann eine Abtriebswelle enthalten, die mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei die Abtriebswellen der leistungsteilenden Getriebezüge und des Drehzahlreglers mit dem Eingang des sammelnden Getriebezugs verbunden sind.
- Die Erfindung wird besser verstanden bei der Betrachtung einer Ausführungsform, die als keineswegs einschränkendes Beispiel genommen wird und durch die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht wird. Es zeigen:
-
1 schematisch die Hauptelemente eines unendlich variablen Getriebes mit zwei Betriebsmodi gemäß der Erfindung; -
2 einen Graph, der den Übergang von einem Betriebsmodus zu einem anderen zeigt; und - die
3 bis5 die verschiedenen Stellungen des einzigen Betätigungsglieds gemäß einer Ausführungsform, wobei die Einheit im schematischen und teilweisen Schnitt gesehen wird. -
1 zeigt schematisch die Hauptelemente einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes. Ein Verbrennungsmotor1 bildet ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs. Die Achse der Antriebsräder des Fahrzeugs, die schematisch durch den Block2 dargestellt ist, bildet das angetriebene Element. Zwischen dem angetriebenen Element2 und dem Verbrennungsmotor1 ist das unendlich variable Getriebe angeordnet, das insgesamt mit3 bezeichnet ist. - Das Getriebe
3 weist zwei Leistungskanäle auf, die den Verbrennungsmotor1 parallel mit den Rädern2 des Fahrzeugs verbinden. Jeder dieser zwei Leistungskanäle weist einen leistungsteilenden Planetengetriebezug4 ,5 auf, von dem eine Sekundärwelle6 ,7 von einer Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung8 ,9 in Drehung blockiert oder freigegeben werden kann. - Das Getriebe weist ebenfalls einen Leistungskanal auf, der einen stufenlosen Drehzahlregler enthält, der durch das Bezugszeichen
10 schematisch dargestellt ist. Ein Planetengetriebezug11 hat die Aufgabe eines leistungssammelnden Elements der Einheit der Leistungskanäle. Zu diesem Zweck sind die Abtriebswellen12 der leistungsteilenden Getriebezüge4 ,5 und die Abtriebswelle13 des Drehzahlreglers10 mit dem Eingang des leistungssammelnden Getriebezugs11 verbunden. - Die Sekundärwellen
6 ,7 der zwei leistungsteilenden Getriebezüge4 ,5 können mechanisch mit der Eingangswelle14 des Drehzahlreglers10 verbunden sein, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 betätigt werden, um die eine oder die andere der Wellen6 ,7 in Drehung zu blockieren. - Das Getriebe
3 weist ebenfalls eine Steuervorrichtung15 für die Modusänderung auf, die in der Lage ist, die Betätigung der zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 zu steuern, wobei die Steuerkanäle schematisch durch die Bezugszeichen16 und17 in1 dargestellt sind. Die Steuervorrichtung15 ist ebenfalls in der Lage, über die Verbindung18 den Drehzahlregler10 zu steuern. - Die Steuervorrichtung
15 der Modusänderung ist in der Lage, während der Dauer einer Modusänderung, die zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 so zu steuern, dass die zwei Modi des Leistungsgetriebes während dieser Periode gleichzeitig existieren. -
2 zeigt durch ein Zeitdiagramm den Einrückzustand E der zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 . Der Zustand der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung8 mit dem Bezugszeichen E1 in2 und der Zustand der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung9 mit dem Bezugszeichen E2 in2 sind komplementär zwischen den Zeiten t0 und t1, sowie zwischen den Zeiten t2 und t3. Zwischen den Zeiten t1 und t2 sind die zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 , deren jeweiliger Zustand E1 bzw. E2 ist, dagegen gleichzeitig eingerückt, wodurch die Modusänderung durchgeführt werden kann. - Die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen
8 ,9 können auf verschiedene Weise hergestellt werden. - In einer bevorzugten Ausführungsform, die in den
3 bis5 dargestellt ist, ist ein einziges Betätigungsglied19 für die zwei Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen8 ,9 der1 vorgesehen. Das Betätigungsglied19 ist vom Typ mit Kupplungsklaue und ist gemäß dem Pfeil20 parallel zur Achse21 der zwei Getriebewellen6 ,7 translationsbeweglich, die schematisch in1 dargestellt sind. Das Betätigungsglied19 weist eine erste Gruppe von Klauenzähnen22 und eine zweite Gruppe von Klauenzähnen23 auf, die axial bezüglich der ersten Gruppe versetzt ist. Die Sekundärwelle6 ist fest mit einem ringförmigen Bauteil24 verbunden, das eine Gruppe von Klauenzähnen25 trägt, die komplementär zu den Klauenzähnen22 und in der Lage sind, mit diesen zusammenzuwirken. In gleicher Weise ist die Sekundärwelle7 fest mit einem ringförmigen Organ26 verbunden, das eine Gruppe von Klauenzähnen27 trägt, die in der Lage sind, mit den Klauenzähnen23 zusammenzuwirken. - Man stellt fest, dass im dargestellten Beispiel die zwei Gruppen von Klauenzähnen
22 ,23 innerhalb von zwei ringförmigen Organen22a ,23a montiert sind, die fest mit dem Betätigungsglied19 verbunden sind. Die zwei Gruppen von Klauenzähnen25 und27 sind ihrerseits am Außenumfang der ringförmigen Organe24 bzw.26 angeordnet. - Die Betätigungsvorrichtung
19 arbeitet folgendermaßen. - In
3 befindet sich das Betätigungsglied19 in einer ersten Stellung, in der die Klauenzähne22 mit den Klauenzähnen25 in Eingriff sind. Dagegen sind die Klauenzähne23 vollständig von den Klauenzähnen27 gelöst. Das fest mit der Welle6 verbundene ringförmige Organ24 ist also in Drehung blockiert, während das fest mit der Welle7 verbundene ringförmige Organ26 frei ist. Eine geradlinige Translationsverschiebung in Richtung des Pfeils20 der3 verschiebt die zwei Gruppen von Klauenzähnen22 ,23 in die in4 dargestellte Stellung. In dieser Stellung, unter Berücksichtigung der für die Zähne22 bezüglich der Zähne23 gewählten axialen Verschiebung, sieht man, dass die Klauenzähne22 zum Teil mit den Klauenzähnen25 in Eingriff sind, während die Klauenzähne23 zum Teil mit den Klauenzähnen27 in Eingriff sind. In dieser Zwischenstellung sind die zwei Wellen6 ,7 also durch das Betätigungsglied19 in Drehung blockiert. Diese Stellung entspricht der Phase der Modusänderung des Getriebes. Die zwei Modi sind tatsächlich gleichzeitig eingeleitet. Eine einzige geradlinige Translationsbewegung des einzigen Betätigungsglieds19 ermöglicht es so, von einem ersten Modus in eine Phase des gleichzeitigen Einleitens von zwei Modi umzuschalten. - Eine Fortsetzung der geradlinigen Translationsbewegung in Richtung des Pfeils
20 versetzt das Betätigungsglied19 in die in5 dargestellte Stellung, in der die Klauenzähne22 von den Klauenzähnen25 gelöst sind, während die Klauenzähne23 mit den Klauenzähnen27 in Eingriff sind. In dieser Stellung ist also der zweite Modus des Getriebes eingeleitet. - Die geradlinige Translationsbewegung des einzigen Betätigungsglieds
19 kann mittels einer elektrischen linearen Betätigungsvorrichtung oder durch die Wirkung einer hydraulischen Kraft erhalten werden. - Obwohl in diesem Beispiel die Verwendung eines mit Klauenzähnen versehenen Betätigungsglieds dargestellt wurde, ist es klar, dass es möglich wäre, andere Arten von Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen zu verwenden, wie Kupplungen, insbesondere mit hydraulischer Steuerung.
- Im dargestellten Beispiel wurde gezeigt, dass das einzige Betätigungsglied in Drehung blockiert ist. Es ist natürlich klar, dass das Betätigungsglied ebenfalls mit einer anderen Getriebewelle verbunden sein kann, je nach der gewählten Kinematik.
Claims (11)
- Unendlich variables Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei Betriebsmodi für ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug, von dem Typ, der aufweist: – mindestens zwei Leistungskanäle, die parallel den Verbrennungsmotor mit den Rädern des Fahrzeugs verbinden und je eine Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (
8 ,9 ) enthalten, die in der Lage ist, eine Welle (6 ,7 ) des Getriebes je nach dem Betriebsmodus zu blockieren oder freizugeben; – einen Kanal, der einen stufenlosen Drehzahlregler (10 ) enthält; – und eine Steuervorrichtung (15 ) für die Modusänderung, die in der Lage ist, die Betätigung der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen zu steuern und gleichzeitig die beiden Modi einzuleiten, indem die zwei Wellen des Getriebes bei einer Modusänderung blockiert werden; dadurch gekennzeichnet, dass es ein einziges Betätigungsglied (19 ) für die beiden Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen aufweist. - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied (
19 ) vom Typ mit Kupplungsklauen ist. - Getriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied von einer hydraulischen Kraft angetrieben wird.
- Getriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied von einer elektrischen Kraft angetrieben wird.
- Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied parallel zu den beiden Wellen des Getriebes translationsbeweglich ist.
- Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied (
19 ) zwei Gruppen von Klauenzähnen (22 ,23 ) aufweist, die in der Lage sind, je in zwei Gruppen von entsprechenden Klauenzähnen (25 ,27 ) einzugreifen, die fest mit den zwei Wellen des Getriebes verbunden sind. - Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gruppen von Klauenzähnen des Betätigungsglieds axial zueinander versetzt sind, um gleichzeitig mit den Gruppen von entsprechenden Klauenzähnen der zwei Wellen des Getriebes in einer Stellung des Betätigungsglieds zusammenwirken zu können und um alternativ mit einer der entsprechenden Gruppen von Klauenzähnen der zwei Wellen des Getriebes in anderen Stellungen des Betätigungsglieds zusammenwirken zu können.
- Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stufenlose Drehzahlregler (
10 ) vom elektrischen Typ ist. - Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlregler zwei elektrische Zugmaschinen oder eine elektrische Zugmaschine und einen elektrischen Reglermotor aufweist, insbesondere, um ein hybrides Antriebsaggregat zu bilden.
- Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Leistungskanäle je einen leistungsteilenden Planetengetriebezug (
4 ,5 ) aufweisen, von dem ein Organ mit einer der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtungen verbunden ist. - Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einen leistungssammelnden Planetengetriebezug (
11 ) aufweist, der eine Abtriebswelle enthält, die mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei die Abtriebswellen der leistungsteilenden Getriebezüge und des Drehzahlreglers mit dem Eingang des sammelnden Getriebezugs verbunden sind.
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