WO2015063050A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer umlaufgetriebeeinrichtung sowie verfahren zum betrieb einer solchen drehmomentübertragungsvorrichtung - Google Patents

Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer umlaufgetriebeeinrichtung sowie verfahren zum betrieb einer solchen drehmomentübertragungsvorrichtung Download PDF

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torque
coupling
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Definitions

  • the present invention relates to a torque transmission device, in particular for a motor vehicle with at least two drive devices, one of which is designed in particular as an electromechanical energy converter. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with such a torque transmission device as well as a method for its operation.
  • the invention will be described in the context of a powertrain for a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electromechanical energy converter, but is not limited to this context. Rather, the invention is generally applicable to the transmission and superposition of torque from at least two torque sources.
  • Torque transmission devices for hybrid vehicles are known in the art. These often have a plurality of switchable Stirnradcrustation with different gear ratio, with different of these spur groups by means of switching devices, in particular friction clutches, are connectable. With an increasing number of spur groups and countershafts an increasing number of different speed ratios can be realized in this way.
  • a stepless driving operation without Switching operations and associated speed jumps by means of the electromechanical energy converter possible also a stepless adjustment of the transmission ratio by means of speed superposition is known.
  • the object of the present invention is to provide an improved torque transmission device or an improved method for operating such a torque transmission device
  • a torque transmission device in particular for a motor vehicle with a first and a second drive device
  • the first drive device is designed as an internal combustion engine with internal combustion, in particular as a so-called Otto, diesel, or as another type of internal combustion engine.
  • the first drive device can also be designed as an electric motor and / or as a, preferably electromechanical, mechanical, hyrauli shear or pneumatic, energy converter.
  • the second drive device is designed in particular as an electromechanical, mechanical, hydraulic or pneumatic, energy converter.
  • an electromechanical energy converter is preferably an electric motor / generator
  • a mechanical energy converter is preferably a flywheel or spring storage device
  • a hydraulic or pneumatic energy converter is preferred a pneumatic, hydraulic motor, a pumping device or a combined motor / - to understand pumping device.
  • the torque transmission device has a planetary gear mechanism, in particular a planetary gear, with at least one sun gear, at least one planetary gear arrangement and at least one ring gear. Furthermore, the torque transmission device has a first and a second input shaft and an output shaft.
  • the sun gear of the epicyclic gear mechanism meshes in particular with at least one, in particular a plurality, all or all of the inner planet gears of the planetary gear arrangement.
  • the ring gear of the epicyclic gear device meshes in particular with at least one, in particular a plurality, all or all of the outer planetary gears of the planetary gear arrangement.
  • the torque transmission device further comprises a first, in particular switchable, transmission device.
  • a shiftable transmission device may also be referred to as a shift transmission device.
  • This transmission device has a countershaft and a second transmission shaft, wherein this second transmission shaft coincides with the first input shaft of the epicyclic gear device or is preferably connectable to it or particularly preferably formed integrally therewith.
  • the countershaft preferably has a rotational axis parallel or concentric with a rotational axis of the first input shaft of the epicyclic gear device.
  • the coincidence of two waves means that two waves are arranged concentrically with respect to one another, so that the term is preferably to be understood in its geometric sense with respect to the arrangement of these waves.
  • two coincident waves can be connected to one another in a torque-transmitting manner, preferably connected to one another such that they can not rotate with one another, and are particularly preferably formed in one piece.
  • the shafts may preferably be connectable to one another in terms of shape, force, material or with a combination of at least two of the named types.
  • a transmission device Under a transmission device is in the present case in particular a device with at least two switching stages, in particular front or bevel gear stages to understand, which, preferably individually, by means of a coupling device, in particular a gear coupling device or a drive coupling device, are connected to each other for torque transmission.
  • a shift stage is preferably an internal shift position of the transmission device, which is characterized by a specific, in particular geometrically predetermined, speed ratio between an input shaft and an output shaft of the transmission device.
  • a geometrically predetermined speed ratio is determined, in particular, by a diameter ratio and / or a ratio of the number of teeth of the gear wheels involved in the speed transmission, in this switching stage.
  • the torque transmission device further comprises a second transmission device, in particular a switchable, that is preferably a gearbox device.
  • the second transmission device has a first shaft and a second shaft.
  • the first shaft is preferably connectable with the second drive device in a torque-conducting manner, preferably the first shaft coincides with an input / output shaft of the second drive device.
  • the second input shaft of the Umlaufgetrie- device coincides with the second shaft, these are preferably integrally formed with each other.
  • the shaft of the second drive device is designed as an input and / or output shaft with respect to a torque transmission.
  • a second drive device embodied as an energy converter can thus be operable as a drive source and / or as a generator (for example an electromechanical energy converter) or an energy store (for example a mechanical energy converter designed as a flywheel).
  • a second drive device, based on the power flow, is preferably to be understood as a power source when the drive device outputs drive power to the transmission device, or as a power sink when this drive power is received from the transmission device.
  • a torque transmission device designed in accordance with this aspect of the invention can advantageously enable a resource-saving, more flexible and / or simpler operation of the torque transmission device.
  • Such a torque transmitting device may advantageously allow for simpler, faster, more flexible and / or less costly installation of the torque transmitting device, regardless of the operating advantages described.
  • Such a torque transmission device even independently of the operating and / or assembly-related advantages described, advantageously claim a smaller installation space.
  • the first input shaft of the epicyclic gear device can be connected to a shaft of the first drive device for torque transmission by means of a first drive coupling device.
  • the first drive coupling device is designed in particular as a friction clutch, preferably with a first, arranged on the shaft of the first drive means, and a second, arranged on the first input shaft of the epicyclic gear, (friction) clutch disc.
  • a first drive device operated at a minimum rotational speed such as an internal combustion engine for transmitting torque, can be connected to or disconnected from the torque transmission device in a simple manner.
  • the epicyclic gearing device can be connected to the second drive device for transmitting torque via the second gearing device by means of a second drive coupling device.
  • first input shaft rotatably connected to the sun gear
  • second input shaft rotatably connected to a planet carrier of Plane tenradan inch connectable or connected.
  • the torques of the first and the second drive means can advantageously be added to the output shaft of the epicyclic gear device in the same direction effective direction of the torques, in particular in the same direction of rotation of the first and the second input shaft.
  • the torques of the first and the second drive means can be advantageously canceled against each other or subtracted from each other to the output shaft of Umlaufgetriebe- device transferable.
  • the first input shaft of the epicyclic gear device can be connected via the countershaft by means of a first gear coupling device for torque transmission, and the second input shaft of the Umlaufge- transmission device via the countershaft by means of a second gear coupling device for torque transmission connectable.
  • first and the second input shaft of the epicyclic gear device are arranged for torque transmission between the first and the second drive means when both gear coupling devices are connected in one, preferably two, of a neutral position switching stages.
  • an energy store is in particular an electrochemical energy store, preferably an accumulator or a battery, a flywheel device. tion and / or to understand a memory for a pressurized fluid such as air or hydraulic oil.
  • the first gear coupling device, the second gear coupling device and / or the second drive coupling device is designed as, in particular synchronized, dog clutch.
  • a jaw clutch is to be understood as meaning, in particular, a coupling device, by means of which, in a coupled-in operating state, a torque can be transmitted essentially by means of positive engagement between a first and a second coupling partner of the coupling device.
  • a synchronized jaw clutch is, in particular, a coupling device designed as a jaw clutch with a synchronizing ring for at least one, in particular all, switching stages.
  • a synchronized jaw clutch is to be understood as a coupling device in which a rotational speed of a first coupling partner and a rotational speed of a second coupling partner can be adapted to one another by means of the first and / or the second drive means such that, in particular, engagement of the two, in particular as Claw ring trained, coupling partner is possible.
  • this gear coupling device may be the second gear coupling device, wherein this is then switched to the countershaft only in a gear shift stage, said gear shift stage is then connected to the first input shaft of the epicyclic gear device.
  • the second gear coupling device is connected to a further gear coupling device arranged on the first input shaft of the planetary gear device. This further gear coupling device is connectable to the second input shaft of the epicyclic gear device.
  • the second gear coupling device and the further gear coupling device are connected such that they can be switched substantially simultaneously.
  • either the one or the other gear coupling device is in engagement with a gear shift stage.
  • the second gear shift stage of the second gear coupling device can be rotatably connected to the countershaft.
  • either only the second gear coupling device is in engagement with a gear shift stage or both gear clutch devices. This is the case in particular in the case of an opposing circuit.
  • These gear shift stages are preferably used as gear pairs with, preferably se straight, oblique, arrow or arcuate toothing formed, preferably as Stirnradcrue with such a toothing.
  • a torque transmission device has a control device for controlling a rotational speed and / or a torque of at least one of, in particular all, drive devices and / or for controlling switching operations of at least one of, in particular all, drive or gear coupling devices.
  • an adjustment of a torque and / or a rotational speed of one of the drive devices can also or independently be achieved, preferably by means of a control of a torque and / or a rotational speed of the other drive device.
  • a control device has in particular at least one computing, feeding, sensor and / or actuating device for controlling a rotational speed and / or a torque of at least one of the drive devices and / or for controlling switching operations of at least one of the drive or gear coupling devices
  • a motor vehicle having a first and a second drive device has a torque transmission device according to the above-described aspect of the invention and / or a preferred embodiment.
  • the second transmission device is switched into a first or second drive shift stage by means of the second drive coupling device.
  • the second drive coupling device is switched by means of the control device.
  • a torque supplied by the second and / or to the second drive device can be transmitted at different rotational speeds to the second and / or from the second input shaft.
  • the first drive coupling device is closed.
  • the first drive coupling device is switched by means of the control device.
  • a torque can be transmitted from the first drive device to the first input shaft and superimposed on the torque at the second input shaft and / or at the output shaft.
  • the first gear coupling device is switched into one of its gear shift stages and / or the second gear coupling device is switched to one of its gear shift stages substantially simultaneously or with a time delay.
  • a torque is transmitted between the first and the second drive means, in particular from the first to the second drive means.
  • a generator operation of the second drive device can be fed by a torque transmitted by means of the first and / or the second transmission device from the first drive device and / or the output shaft of the planetary gear device.
  • a speed difference between a first and a second coupling partner is reduced, in particular substantially eliminated, preferably by means of the second drive device and, in particular before the conclusion of a switching operation of one of the transmission coupling means or the second drive coupling device towards a first or a second switching stage / or control device.
  • a torque of the second drive device is increased as a function of a switching operation of at least one of the gear coupling devices, wherein in particular a torque transmission reduced by the gear shift is at least partially compensated, preferably by means of the control device.
  • a torque at the output shaft of the epicyclic gear device can also be changed and / or kept constant during the switching process within a predetermined tolerance range, preferably stored in the control device.
  • the second drive coupling device and the first and the second gear coupling device are connected substantially without slip, wherein these coupling devices are preferably designed as synchronized claw couplings.
  • the second drive device is operated with respect to torque and / or rotational speed in opposite directions to the first drive device, so that the first and the second input shaft rotate in opposite directions to each other.
  • one of the first and the second drive means can be operated in a predetermined, preferably consumption or emission minimized, speed range, wherein the torque not required on the output shaft in this operating state for feeding a generator operation of the other of the first and the second drive means used and stored there, in particular in an energy storage.
  • a coupling device is to be understood as meaning, in particular, a coupling, so that in the following description of the figures the two terms can be used at least essentially identically.
  • a coupling sleeve is present in principle rotationally fixed and axially movable connected to the central shaft of a coupling device.
  • FIG. 1 shows a drive train of a motor vehicle with a vehicle transmission in an idling operating state according to an embodiment of the invention in a highly schematic sectional view
  • Fig. 2 the Anthebsstrang according to Figure 1 in a switching state of
  • FIG. 3 shows the drive train according to FIG. 1 in a switching state of FIG
  • Vehicle transmission which allows a switching-step-free driving operation with both drive means; 4 shows the drive train according to FIG. 1 in a switching state of FIG
  • Vehicle transmission which allows a selection of the operating point of the electromechanical energy converter
  • FIG. 5 shows the drive train according to FIG. 1 in a switching state of FIG
  • Vehicle transmission which allows storage of torque from the engine
  • FIG. 6 shows a drive train of a motor vehicle with a vehicle transmission in an idling operating state according to a further embodiment of the invention in a highly schematic sectional view; and a drive train of a motor vehicle with a vehicle transmission in an idle operating state according to a further embodiment of the invention in a highly schematic sectional view.
  • the drive train 1 shows a drive train 1 of a motor vehicle with a torque transmission device 2 designed as a vehicle transmission in an idling operating state according to an embodiment of the invention in a highly schematic sectional view.
  • the drive train 1 has, in addition to the vehicle transmission 2, an electromechanical energy converter 60 that can be connected to it and an internal combustion engine that can be connected thereto, preferably a diesel or gasoline engine 70.
  • the internal combustion engine 70 can be connected to the first transmission device 100 of the vehicle transmission 2 for torque transmission by means of its shaft 75 via a first drive coupling device cO designed as a friction clutch. It is also possible to use a dog clutch as the drive coupling device cO instead of the friction clutch.
  • the first transmission device 100 has the first input shaft 10, which can be connected to the internal combustion engine 70, of the epicyclic gear device 40 designed as a planetary gearing and the countershaft 30.
  • the electromechanical energy converter 60 can be connected to the second transmission device 200 of the vehicle transmission 2 for torque transmission by means of its shaft 61 via a second drive coupling device sO designed as a claw coupling.
  • the second transmission device 200 has the second input shaft 20 of the planetary gear 40 that can be connected to the electromechanical energy converter 60.
  • the planetary gear 40 has, in addition to the two input shafts 10 and 20, an output shaft 50 which in different embodiments of the embodiment described here directly or indirectly via one or more transmission stages 3 with an axle differential 4 and thereby driven wheels or elements of the chassis for torque transmission connectable , in particular connected, is.
  • the planetary gear 40 further includes a sun gear 42 which is connected to the first input shaft 10, and a planetary gear 43, the inner planet gears 44 via inner planet carrier 24 and the outer planetary gears 46 via outer planet carrier 26 and the Planetenastaflansch 23 with the second input shaft 20 are connected.
  • the second drive clutch sO is shown in Figure 1 in the idle position of the coupling sleeve 63, but can also be switched manually or automatically by means of an actuating device, not shown, a control device in a first switching stage Za or in a second switching stage Zb or.
  • the coupling sleeve 63 is non-rotatably connected to the coupling jaw 64.1 of the second drive coupling, with - in particular after synchronization of the rotational speeds of the coupling sleeve 63 and the coupling jaw 64.1 - complementarily formed claws of the coupling sleeve 63 and the coupling jaw 64.1 mesh and so ensure a slip-free switching process.
  • complementary formed claws of the coupling sleeve 63 and of the coupling jaw 64.2 can engage in one another.
  • the clutch shoe 64.1 is connected in a circuit of the switching stage Za with the - here helical trained - spur 65.1 of the second drive clutch sO for torque transmission.
  • the spur gear 65.1 and the meshing spur gear 21.1 of the second input shaft 20 torque in this shift stage with a predetermined, specific for Za, translation of the rotational speed n a to the second input shaft 20 and thus to the planetary gear 43 of the planetary gear 40 transferable.
  • the spur gears 21.1 and 21.2 of the second input shaft 20 are also connected to spur gears 38.1 and 38.2, which are arranged rotatably on the countershaft 30 in the idling position of the second transmission clutch s2 shown in FIG.
  • the spur gear 38.1 rotatably connected to the countershaft 30.
  • the spur gear 38.2 rotatably connected to the countershaft 30.
  • the switching stages Z3 and Z4 have different, predetermined translations n 3 and n 4, respectively.
  • the second transmission clutch s2 is formed in the embodiment shown in Fig. 1 with its coupling sleeve 34 and its coupling jaws 36.1 and 36.2 analogous to the second drive clutch S 0 and has in particular - possibly adapted to the installation environment - their features described in this application.
  • the switching stages Z 1 and Z 2 have different, predetermined translations ni and n 2 .
  • the first transmission clutch s1 is formed in the embodiment shown in FIG. 1 with its coupling sleeve 33 and its clutch jaws 35.1 and 35.2 analogously to the second drive clutch s0 and / or the second transmission clutch s2 and, in particular - if appropriate adapted to the installation environment - their in features described in this application.
  • the spur gears 37.1 and 37.2 when switching the coupling sleeve 33 towards the clutch jaw 35.1 (shift stage Z1) or the second clutch shoe 35.2 (shift stage Z2), mesh with the spur gear 1.1 or the spur gear 1.2, and are thus with the first Input shaft 10 for torque transmission connectable.
  • the friction clutch or dog clutch cO between the shaft 75 of the internal combustion engine 70 and the first input shaft 10 can be applied to the friction surfaces 12 and 72 by manual application or by means of a control device (not shown), in particular applying a contact pressure for torque transmission between the engine 70 and the first transmission device 100 and / or the planetary gear 40 are closed.
  • a control device not shown
  • a contact pressure for torque transmission between the engine 70 and the first transmission device 100 and / or the planetary gear 40 are closed.
  • Various operating situations in the operation of a vehicle with such a vehicle transmission 2 or the corresponding operating methods of the vehicle transmission 2 are set out below in the descriptions of Figures 2 to 5.
  • the parts of the vehicle transmission 2 shown in double lines indicate that a torque is transmitted via the corresponding part.
  • FIG. 2 shows the drive train 1 according to FIG. 1 in a switching state of the vehicle transmission 2, which enables purely electric driving operation.
  • the sun gear 42 of the planetary gear 40 is set with respect to rotation in this embodiment. This can, for example, with the clutch CO closed by a not shown in Figure 2 definition of the engine 70 or (not shown here) with the clutch CO open by a likewise not shown down the first input shaft 10th
  • the electromechanical energy converter 60 is connected via its shaft 61, the coupling sleeve 63 and the clutch shoe 64.1 of the second drive clutch sO and the spur gear 65.1 in the switching stage Za with the second input shaft 20.
  • a torque output by the electromechanical energy converter 60 can thus drive the planetary gear arrangement 43 via the planetary gear carriers 24 and 26.
  • Via the output shaft 50 and any built-in ratios 3 can be delivered via the differential 4 drive torque to the driven wheels of the motor vehicle.
  • the electric driving operation according to the embodiment described herein can be done due to the operating characteristic of the power converter 60 with stepless speed change, this is also the case when the torque transmitting device is switched in discrete switching stages.
  • Fig. 3 shows the drive train 1 according to Figure 1 in a switching state of the vehicle transmission, which allows a switching-step-free driving operation with two drive means.
  • both the engine 70 and the electromechanical Energy converter 60 connected to the planetary gear 40 for torque transmission.
  • the friction clutch or dog clutch cO is closed; the dog clutch s0 is in the switching stage Za, or as not shown here, in the switching stage Zb.
  • the internal combustion engine 70 can act on the sun gear 42 of the planetary gear 40 via the first input shaft 10 with torque. Torque can be transmitted in both directions via the second input shaft 20 between the electromechanical energy converter 60 and the planetary gear arrangement 43 of the planetary gear 40.
  • the internal combustion engine 70 can always be operated in a consumption and / or wear-optimized region of a rotational speed / torque characteristic map, wherein the rotational speed desired by a driver of the motor vehicle is provided by appropriate control, for example by means of the control device of the electromechanical energy converter 60 can be.
  • the engine 70 then provides a constant torque at a constant speed, which are superimposed by the torque or a rotational speed of the electromechanical see energy converter 60 through the intermediary of the planetary gear 40 on the output shaft 50 such that the speed or torque request of the driver of the motor vehicle can be realized. Further, it is also possible in particular due to the fixed predetermined torque ratio of the torque transmission device, both the torque of the engine 70 and the electromechanical energy converter 40 to regulate so that the torque request of the driver of the motor vehicle is realized.
  • FIG. 4 shows the drive train 1 according to FIG. 1 in a switching state of the vehicle transmission, which enables selection of an efficiency and / or wear-optimized area of a speed-torque characteristic map of the electromechanical energy converter 60.
  • the first transmission clutch s1 is connected to the switching stage Z1; the second transmission clutch s2 is connected in the switching stage Z3.
  • a plurality of different speed ratios with the same Drehmomentabga- be the electromechanical energy converter 60 achievable.
  • the energy converter 60 can be operated in an optimum efficiency range, because, in particular, contrary to a common prejudice, electric motors have different degrees of efficiency depending on the speed.
  • FIG. 5 shows the drive train 1 according to FIG. 1 in a switching state of the vehicle transmission which allows a storage of torque from the internal combustion engine 70 in an energy store (not shown) assigned to the electromechanical energy converter 60, without causing friction losses due to a guide of the vehicle Force flow through the planetary gear 40 occur.
  • a torque which for example, in addition to the torque required by the user of the vehicle, from the first input shaft 10 via the countershaft 30 to the second input shaft 20, and from there to the shaft 61 of the electromechanical energy converter 60, in this case as a generator operated, be transmitted.
  • a battery can be charged, wherein the electrical energy of this battery can be discharged in a later driving situation of the motor vehicle in a motor operation of the electromechanical energy converter 60 in the form of torque to the differential 4 again.
  • 6 shows a drive train 1 of a motor vehicle with a vehicle transmission 2 in an idling operating state according to a further embodiment of the invention in a highly schematic sectional view.
  • a first coupling sleeve 34a of the second transmission clutch S2 is disposed on the countershaft 30.
  • a second coupling sleeve 34b of the second transmission clutch s2, however, is arranged on the first input shaft 10 of the planetary gear 40.
  • the two coupling sleeves 34a and 34b are connected to the common same direction circuit by means of the same-way coupling sleeve connection 39.1.
  • the switching group of the two coupling sleeves 34a and 34b can be rotatably connected in addition to an idling position either in a first switching position with the spur gear 38.1 rotatably arranged on the countershaft 30.1 by means of the coupling jaw 36.1 or in a second switching position by means of the on the first input shaft 10 of the planetary gear 40 rotatably arranged spur gear 21.1 by means of the coupling jaw 36.3 rotatably connected.
  • the spur gear 38.2 is rotatably connected to the countershaft 30.
  • FIG. 7 shows a drive train 1 of a motor vehicle with a vehicle transmission 2 in an idling operating state according to a further embodiment of the invention in a highly schematic sectional view.
  • the coupling sleeve 34a and 34b are connected for mutual mutual connection by means of the opposing coupling sleeve connection 39.2.
  • the spur gear 38.2 is rotatably mounted on the countershaft 30.
  • the switching group of the two coupling sleeves 34a and 34b can be next to an idle position in a first switching position simultaneously with the rotatably mounted on the countershaft 30 sprocket 38.1 by means of the clutch shoe 36.1 and with the rotatably mounted on the first input shaft 10 of the planetary gear 40 spur gear 21.1 by means of Clutch jaw 36.3 rotatably connected.
  • the first coupling sleeve 34a can be connected to the coupling jaw 36.2 of the spur gear 38.2.
  • the second coupling sleeve 34b then remains in an idle position. It is also possible by means of an actuation of the clutch s1 (33 / 35.1 or 33 / 35.2) to direct torque to the countershaft 30.
  • Vehicle transmission (torque transmission device) translation stage Vehicle transmission (torque transmission device) translation stage

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Antriebseinrichtung (70) und einer zweiten Antriebseinrichtung(60), wobei die zweite Antriebseinrichtung (60) insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist, mit -einer Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mit wenigstens einem Sonnenrad (42), wenigstens einer Planetenradanordnung (43), wenigstens einem Hohlrad (48), und einer ersten Eingangswelle (10), einer zweiten Eingangswelle (20) sowie einer Ausgangswelle(50), -einer ersten, insbesondere schaltbaren, Getriebeeinrichtung (100), mit einer Vorgelegewelle (30) und einer weiteren Getriebewelle (10) wobei diese Getriebewelle (10) und die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfallen und -einer zweiten, insbesondere schaltbaren Getriebeeinrichtung (200), mit einer ersten Welle (61) und einerzweiten Welle (20) wobei die erste Welle (61) drehmomentleitend mit der zweiten Antriebseinrichtung (60) verbindbar ist und die zweite Welle (20) mit der zweiten Eingangswelle (20) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfällt.

Description

Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer Umlaufgetriebeeinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Antriebseinrichtungen, von denen eine insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung so- wie ein Verfahren zu deren Betrieb.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem elektromechanischen Energiewandler beschrieben, bleibt jedoch nicht auf diesen Zusammenhang beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung allgemein zur Übertragung und Überlagerung von Drehmoment aus wenigstens zwei Drehmomentquellen verwendbar.
Drehmomentübertragungsvorrichtungen für Hybridfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese weisen häufig eine Mehrzahl schaltbarer Stirnradpaarungen mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis auf, wobei verschiedene dieser Stirnradgruppen mittels Schalteinrichtungen, insbesondere Reibkupplungen, verbindbar sind. Mit einer steigenden Anzahl Stirnradgruppen und Vorgelegewellen ist auf diese Weise eine steigende Anzahl unterschiedlicher Drehzahlübersetzungen realisierbar. Bei einigen dieser Drehmomentübertragungsvorrichtungen ist insbesondere nach einer Trennung der drehmomentleitenden Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs und dem restlichen Antriebsstrang, ein stufenloser Fahrbetrieb ohne Schaltvorgänge und damit verbundene Drehzahlsprünge mittels des elektromechani- schen Energiewandlers möglich, weiter ist auch eine stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses mittels Drehzahlüberlagerung bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Drehmomentübertragungsvorrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Drehmomentübertragungsvorrichtung wird in Anspruch 7 unter Schutz gestellt. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebseinrichtung, zur Verfügung gestellt. Dabei ist die erste Antriebseinrichtung als Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung, insbesondere als sogenannter Otto-, Diesel-, oder als eine andere Art von Verbrennungsmotor ausgebildet. Jedoch kann die erste Antriebseinrichtung auch als Elektromotor und/oder als, vorzugsweise elektromechanischer, mechanischer, hyrauli- scher oder pneumatischer, Energiewandler ausgebildet sein.
Die zweite Antriebseinrichtung ist insbesondere als elektromechanischer, mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer, Energiewandler ausgebildet.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem elektromechanischen Energiewandler vorzugs- weise ein Elektromotor/-generator zu verstehen, unter einem mechanischen Energiewandler ist vorzugsweise eine Schwungrad- oder Federspeichereinrichtung zu verstehen und unter einem hydraulischen oder pneumatischen Energiewandler ist vorzugsweise ein Pneumatik-, Hydraulikmotor, eine Pumpeinrichtung oder eine kombinierte Motor/- Pumpeinrichtung zu verstehen.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist eine Umlaufgetriebeeinrichtung, insbe- sondere ein Planetengetriebe, mit wenigstens einem Sonnenrad, wenigstens einer Pla- netenradanordnung und wenigstens einem Hohlrad auf. Weiter weist die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine erste und eine zweiten Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf. Das Sonnenrad der Umlaufgetriebeeinrichtung kämmt dabei insbesondere mit wenigstens einem, insbesondere mehreren, allen oder allen inneren, Planetenrädern der Plane- tenradanordnung. Das Hohlrad der Umlaufgetriebeeinrichtung kämmt insbesondere mit wenigstens einem, insbesondere mehreren, allen oder allen äußeren, Planetenrädern der Planetenradanordnung.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist ferner eine erste, insbesondere schaltbare, Getriebeeinrichtung auf. Eine schaltbare Getriebeeinrichtung kann vorzugsweise auch als Schaltgetriebeeinrichtung bezeichnet werden. Diese Getriebeeinrichtung weist eine Vorgelegewelle auf und eine zweite Getriebewelle, wobei diese zweite Getriebewel- le mit der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung zusammenfällt oder vorzugsweise mit dieser verbindbar ist oder besonders bevorzugt einstückig mit dieser ausgebildet ist. Die Vorgelegewelle weist vorzugsweise eine zu einer Rotationsachse der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung parallele oder konzentrische Rotationsachse auf.
Unter dem Zusammenfallen von zwei Wellen, ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass zwei Wellen konzentrisch zueinander angeordnet sind, der Begriff ist also vorzugsweise in seinem geometrischen Sinn in Bezug auf die Anordnung dieser Wellen zu verstehen. Vorzugsweise sind zwei zusammenfallende Wellen drehmomentübertragend miteinander verbindbar, bevorzugt drehfest miteinander verbindbar und besonders bevorzugt einstückig ausgebildet. Dabei können die Wellen vorzugsweise form-, kraft-, stoffschlüssig oder mit einer Kombination aus wenigstens zwei der genannten Arten miteinander verbindbar sein. Unter einer Schaltgetriebeeinrichtung ist vorliegend insbesondere eine Einrichtung mit wenigstens zwei Schaltstufen, insbesondere Stirn- oder Kegelradstufen, zu verstehen, die, vorzugsweise einzeln, mittels einer Kopplungseinrichtung, vorliegend insbesondere einer Getriebekopplungseinrichtung oder einer Antriebskopplungseinrichtung, zur Drehmomentübertragung miteinander verbindbar sind. Weiter ist unter einer Schaltstufe vorzugsweise eine innere Schaltstellung der Getriebeeinrichtung zu verstehen, welche durch ein bestimmtes, insbesondere geometrisch vorgegebenes, Drehzahlverhältnis zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung charak- terisiert ist. Dabei wird ein geometrisch vorgegebenes Drehzahlverhältnis insbesondere durch ein Durchmesserverhältnis und/oder ein Zähnezahlverhältnis der an der Drehzahlübertragung, in dieser Schaltstufe beteiligten Zahnräder bestimmt.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung weist ferner eine zweite Getriebeeinrichtung, insbesondere eine schaltbare, also vorzugsweise eine Schaltgetriebeeinrichtung auf. Die zweite Getriebeeinrichtung weist eine erste Welle und eine zweite Welle auf. Die erste Welle ist vorzugsweise mit der zweiten Antriebseinrichtung drehmomentleitend verbindbar, vorzugsweise fällt die erste Welle mit einer An-/Abtriebswelle der zweiten Antriebseinrichtung zusammen. Vorzugsweise fällt die zweite Eingangswelle der Umlaufgetrie- beeinrichtung mit der zweiten Welle zusammen, bevorzugt sind diese einstückig miteinander ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Welle der zweiten Antriebseinrichtung als Eingangs- und/oder Ausgangswelle bezüglich einer Drehmomentübertragung ausgebildet. Eine als Energiewand- ler ausgebildete zweite Antriebseinrichtung kann so als Antriebsquelle und/oder als Generator (beispielsweise ein elektromechanischer Energiewandler) bzw. Energiespeicher (beispielsweise ein als Schwungrad ausgebildeter mechanischer Energiewandler) betreibbar sein. Vorzugsweise ist eine zweite Antriebseinrichtung, bezogen auf den Leis- tungsfluss, als Leistungsquelle aufzufassen, wenn die Antriebseinrichtung Antriebsleis- tung an die Getriebeeinrichtung abgibt, oder als Leistungssenke, wenn diese Antriebsleistung aus der Getriebeeinrichtung aufnimmt. Eine gemäß diesem Aspekt der Erfindung ausgebildete Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise einen ressourcensparenden, flexibleren und/oder einfacheren Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung ermöglichen. Eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung kann, auch unabhängig von den beschriebenen betriebsbezogenen Vorteilen, in vorteilhafter Weise eine einfachere, schnellere, flexiblere und/oder kostengünstigere Montage der Drehmomentübertragungsvorrichtung ermöglichen. Eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung kann, auch unabhängig von den beschriebenen betriebs- und/oder montagebezogenen Vorteilen, in vorteilhafter Weise einen kleineren Bauraum beanspruchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle der Umlaufgetriebe- einrichtung mittels einer ersten Antriebskopplungseinrichtung mit einer Welle der ersten Antriebseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Die erste Antriebskopplungseinrichtung ist dabei insbesondere als Reibkupplung ausgebildet, vorzugsweise mit einer ersten, an der Welle der ersten Antriebseinrichtung ange- ordneten, und einer zweiten, an der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung angeordneten, (Reib-)Kupplungsscheibe.
Dadurch kann in einfacher Weise eine mit einer Mindestdrehzahl betriebene erste Antriebseinrichtung wie ein Verbrennungsmotor zur Drehmomentübertragung mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung verbunden bzw. von dieser getrennt werden.
Die Umlaufgetriebeeinrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführung über die zweite Getriebeeinrichtung mittels einer zweiten Antriebskopplungseinrichtung mit der zweiten Antriebseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Dadurch kann vorteilhafterweise Drehmoment von der zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere zusätzlich zu dem Drehmoment von der ersten Antriebseinrichtung, übertragen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle drehfest mit dem Sonnenrad, und die zweite Eingangswelle drehfest mit einem Planetenträger der Plane- tenradanordnung verbindbar oder verbunden.
Dadurch können bei gleichsinniger Wirkrichtung der Drehmomente, insbesondere bei gleichsinniger Drehrichtung der ersten und der zweiten Eingangswelle die Drehmomente der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung in vorteilhafter Weise addiert an die Ausgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung übertragbar sein.
Bei gegenläufiger Wirkrichtung der Drehmomente, insbesondere bei gegensinniger Drehrichtung der ersten und der zweiten Eingangswelle können die Drehmomente der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung in vorteilhafter Weise gegeneinander aufgehoben werden oder voneinander subtrahiert an die Ausgangswelle der Umlaufgetriebe- einrichtung übertragbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung über die Vorgelegewelle mittels einer ersten Getriebekopplungseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar, und die zweite Eingangswelle der Umlaufge- triebeeinrichtung über die Vorgelegewelle mittels einer zweiten Getriebekopplungseinrichtung zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Insbesondere sind dadurch die erste und die zweite Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen der ersten und der zweiten Antriebs- einrichtung eingerichtet, wenn beide Getriebekopplungseinrichtungen in eine ihrer, vorzugsweise zwei, von einer Leerlaufstellung verschiedene Schaltstufen geschaltet sind.
Dadurch kann vorteilhaft ein Drehmoment in eine als Energiespeicher ausgebildete zweite Antriebseinrichtung einspeisbar und dort mittels eines Energiespeichers speicherbar sein.
Unter einem Energiespeicher ist vorliegend insbesondere ein elektrochemischer Energiespeicher, vorzugsweise ein Akkumulator oder eine Batterie, eine Schwungradeinrich- tung und/oder ein Speicher für ein druckbeaufschlagtes Fluid wie Luft oder Hydrauliköl zu verstehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erste Getriebekopplungseinrichtung, die zweite Getriebekopplungseinrichtung und/oder die zweite Antriebskopplungseinrichtung als, insbesondere synchronisierte, Klauenkupplung ausgebildet.
Dadurch kann ein schlupffreier, ressourcensparender und/oder verschleißarmer Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung erreichbar sein.
Unter einer Klauenkupplung ist vorliegend insbesondere eine Kopplungseinrichtung zu verstehen, durch welche in einem eingekoppelten Betriebszustand ein Drehmoment im Wesentlichen mittels Formschluss zwischen einem ersten und einem zweiten Kopplungspartner der Kopplungseinrichtung übertragbar ist.
Eine synchronisierte Klauenkupplung ist vorliegend insbesondere eine als Klauenkupplung ausgebildete Kopplungseinrichtung mit einem Synchronring für wenigstens eine, insbesondere alle, Schaltstufen. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführung ist unter einer synchronisierten Klauenkupplung eine Kopplungseinrichtung zu verstehen, bei der mittels der ersten und oder der zweiten Antriebseinrichtung eine Drehzahl eines ersten Kopplungspartners und eine Drehzahl eines zweiten Kopplungspartners derart aneinander anpassbar sind, dass insbesondere ein Einkuppeln der beiden, insbesondere als Klauenring ausgebildeten, Kopplungspartner möglich ist. Dadurch kann insbesondere eine synchronisierte Kopplungseinrichtung ohne Synchronringe und/oder ein geringerer Reibungsverlust realisierbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist zusätzlich wenigstens eine dieser Getriebe- kopplungseinrichtungen mit einer weiteren, auf einer der Eingangswellen angeordneten, Getriebekopplungseinrichtung zur gemeinsamen, insbesondere gleichsinnigen oder gegensinnigen, Schaltung verbunden. Dadurch kann in einer Ausführung ein unabhängiges Auswählen flexibler Drehzahlverhältnisse realisierbar sein. Dadurch kann in einer Ausführung zusätzlich oder alternativ ein gleichzeitiges Schalten zweier Kopplungseinrichtungen vermieden werden. Dabei kann gemäß einer Ausführung diese Getriebekopplungseinrichtung die zweite Getriebekopplungseinrichtung sein, wobei diese dann auf der Vorgelegewelle nur noch in eine Getriebeschaltstufe schaltbar ist, wobei diese Getriebeschaltstufe dann mit der ersten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung verbunden ist. In dieser Ausführung ist die zweite Getriebekopplungseinrichtung mit einer weiteren, auf der ersten Eingangswel- le der Umlaufgetriebeinrichtung angeordneten, weiteren Getriebekopplungseinrichtung verbunden ist. Diese weitere Getriebekopplungseinrichtung ist mit der zweiten Eingangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung verbindbar.
Gemäß einer Ausführung sind die zweite Getriebekopplungseinrichtung und die weitere Getriebekopplungseinrichtung derart verbunden, dass sie im Wesentlichen gleichzeitig geschaltet werden können.
In einer Ausführungsform ist dabei - wenn keine Leerlaufstellung vorliegt - entweder die eine oder die andere Getriebekopplungseinrichtung im Eingriff mit einer Getriebeschalt- stufe befindlich. Dieses insbesondere bei einer gleichsinnigen Schaltung der Fall. Die zweite Getriebeschaltstufe der zweiten Getriebekopplungseinrichtung kann dabei drehfest mit der Vorgelegewelle verbunden sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist dabei - wenn keine Leerlaufstellung vorliegt - entweder nur die zweite Getriebekopplungseinrichtung im Eingriff mit einer Getriebeschaltstufe befindlich oder beide Getriebekupplung Einrichtungen. Dies ist insbesondere bei einer gegensinnigen Schaltung der Fall.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist jede von der ersten Getriebekopplungseinrich- tung, der zweiten Getriebekopplungseinrichtung und der zweiten Antriebskopplungseinrichtung jeweils in eine Leerlaufstellung sowie in eine erste und in eine zweite, sich voneinander in einem Drehzahlverhältnis unterscheidende, Getriebeschaltstufe schaltbar. Diese Getriebeschaltstufen sind dabei vorzugsweise als Zahnradpaare mit, vorzugswei- se gerad-, schräg-, pfeil- oder bogenförmiger Verzahnung ausgebildet, bevorzugt als Stirnradpaare mit einer derartigen Verzahnung.
Dadurch kann insbesondere eine Drehmomentübertragung zwischen der Ausgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung und - abhängig von der Schaltstellung der Kopplungseinrichtungen - nur der ersten, nur der zweiten oder diesen beiden Eingangswellen der Umlaufgetriebeeinrichtung erreichbar sein, insbesondere in einer Mehrzahl unterschiedlicher Drehzahlverhältnisse, Übersetzungen und/oder Gänge. Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments wenigstens einer der, insbesondere aller, Antriebseinrichtungen und/oder zur Steuerung von Schaltvorgängen wenigstens einer der, insbesondere aller, Antriebs- bzw. Getriebekopplungseinrichtungen auf.
Dadurch kann ein komfortables, einfaches, schnelles und/oder fehlerarmes Schalten unterschiedlicher Gänge bzw. Drehzahlverhältnisse realisierbar sein.
Dadurch kann auch oder unabhängig eine Einstellung eines Drehmoments und/oder ei- ner Drehzahl einer der Antriebseinrichtungen, vorzugsweise mittels einer Steuerung eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl der anderen Antriebseinrichtung, erreichbar sein.
Eine Steuereinrichtung weist vorliegend insbesondere wenigstens eine Rechen-, Spei- eher-, Sensor- und/oder Betätigungseinrichtung zum Steuern einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments wenigstens einer der Antriebseinrichtungen und/oder zur Steuerung von Schaltvorgängen wenigstens einer der Antriebs- bzw. Getriebekopplungseinrichtungen auf. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebseinrichtung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem vorbeschriebenen Aspekt der Erfindung und/oder einer bevorzugten Ausführung auf. Die zu dem vorstehend zuerst beschriebenen Aspekt der Erfindung und den zugehörigen Weiterbildungen der Drehmomentübertragungsvorrichtung offenbarten Merkmale gelten auch für den nachstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und die zugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens entsprechend. Umgekehrt gelten die zu dem nachste- hend beschriebenen Aspekt der Erfindung und den zugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens offenbarten Merkmale auch für den vorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und die zugehörigen Weiterbildungen der Drehmomentübertragungsvorrichtung entsprechend. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem zuerst beschriebenen Aspekt der Erfindung die zweite Getriebeeinrichtung mittels der zweiten Antriebskopplungseinrichtung in eine erste oder zweite Antriebsschaltstufe geschaltet. Insbesondere wird die zweite Antriebskopplungseinrichtung dazu mittels der Steuereinrichtung geschaltet.
Dadurch kann insbesondere ein von der zweiten und/oder an die zweite Antriebseinrichtung geliefertes Drehmoment in unterschiedlichen Drehzahlen an die zweite und/oder von der zweiten Eingangswelle übertragen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die erste Antriebskopplungseinrichtung geschlossen. Insbesondere wird die erste Antriebskopplungseinrichtung dazu mittels der Steuereinrichtung geschaltet.
Dadurch kann insbesondere ein Drehmoment von der ersten Antriebseinrichtung auf die erste Eingangswelle übertragen und dem Drehmoment an der zweiten Eingangswelle und/oder an der Ausgangswelle überlagert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird im Wesentlichen zeitgleich oder zeitversetzt die erste Getriebekopplungseinrichtung in eine ihrer Getriebeschaltstufen geschaltet und/oder die zweite Getriebekopplungseinrichtung in eine ihrer Getriebeschaltstufen geschaltet. Dadurch können insbesondere verschiedene Drehzahlverhältnisse zwischen den drei Wellen (erste, zweite Eingangs-, Ausgangswelle) der Umlaufgetriebeeinrichtung geschaltet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird zwischen der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung ein Drehmoment übertragen, insbesondere von der ersten zur zweiten Antriebseinrichtung.
Dadurch kann insbesondere ein Generatorbetrieb der zweiten Antriebseinrichtung durch ein mittels der ersten und/oder der zweiten Getriebeeinrichtung übertragenes Drehmoment von der ersten Antriebseinrichtung und/oder der Ausgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung gespeist werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird, insbesondere vor dem Abschluss eines Schaltvorgangs einer der Getriebekopplungseinrichtungen oder der zweiten Antriebskopplungseinrichtung hin zu einer ersten oder einer zweiten Schaltstufe, eine Drehzahldifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Kopplungspartner reduziert, insbesondere im Wesentlichen beseitigt, vorzugsweise mittels der zweiten Antriebseinrichtung und/oder Steuereinrichtung.
Dadurch ist insbesondere eine synchronisierte Kopplungseinrichtung ohne einen Synchronring und/oder ein geringerer Reibungsverlust realisierbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ein Drehmoment der zweiten Antriebseinrich- tung in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang wenigstens einer der Getriebekopplungseinrichtungen erhöht, wobei insbesondere eine durch den Schaltvorgang reduzierte Drehmomentübertragung wenigstens teilweise ausgeglichen wird, vorzugsweise mittels der Steuereinrichtung. Dadurch kann insbesondere ein Drehmoment an der Ausgangswelle der Umlaufgetriebeeinrichtung auch während des Schaltvorgangs innerhalb eines vorbestimmten, vorzugsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten, Toleranzbereichs verändert und/oder konstant gehalten werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die zweite Antriebskopplungseinrichtung sowie die erste und die zweite Getriebekopplungseinrichtung im Wesentlichen schlupffrei geschaltet, wobei diese Kopplungseinrichtungen vorzugsweise als synchronisierte Klau- enkupplungen ausgebildet sind. Dadurch wird insbesondere ein ressourcenschonender und/oder schnellerer Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die zweite Antriebseinrichtung bezüglich Drehmoment und/oder Drehzahl gegenläufig zur ersten Antriebseinrichtung betrieben, sodass die erste und die zweite Eingangswelle zueinander gegenläufig rotieren.
Dadurch kann insbesondere eine von der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung in einem hinsichtlich eines Betriebszustands vorbestimmten, vorzugsweise verbrauchs- oder emissionsminimierten, Drehzahlbereich betreiben werden, wobei das an der Aus- gangswelle in diesem Betriebszustand nicht benötigte Drehmoment zur Speisung eines Generatorbetriebs der anderen von der ersten und der zweiten Antriebseinrichtung verwendet und dort, insbesondere in einem Energiespeicher, gespeichert wird.
Erfindungsgemäß können auch mehrere der oben beschriebenen Ausführungen der Er- findung - soweit dies technisch möglich ist - beliebig miteinander kombiniert werden. Unter einer Kopplungseinrichtung ist vorliegend insbesondere eine Kupplung zu verstehen, sodass in der nachfolgenden Figurenbeschreibung die beiden Begriffe wenigstens im Wesentlichen gleichbedeutend verwendet werden können. Eine Kupplungsmuffe ist vorliegend grundsätzlich drehfest und axial beweglich mit der zentralen Welle einer Kopplungseinrichtung verbunden.
Weitere, nun beispielhafte, Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den Figuren, welche im Einzelnen, teilweise schematisiert, zeigen:
Fig. 1 : einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer Ausführung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht; Fig. 2: den Anthebsstrang gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der einen rein elektrischen Fahrbetrieb ermöglicht;
Fig. 3: den Antriebsstrang gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der einen schaltstufenfreien Fahrbetrieb mit beiden Antriebseinrichtungen ermöglicht; Fig. 4: den Antriebsstrang gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der eine Auswahl des Betriebspunktes des elektromechanischen Energiewandlers ermöglicht;
Fig. 5: den Antriebsstrang gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des
Fahrzeuggetriebes, der eine Speicherung von Drehmoment aus dem Verbrennungsmotor ermöglicht;
Fig. 6: einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Aus- führung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht; und einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht.
Fig. 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einer als Fahrzeuggetriebe ausgebildeten Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer Ausführung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht. Der Antriebsstrang 1 weist neben dem Fahrzeuggetriebe 2 einen damit verbindbaren elektromechanischen Energiewandler 60 und einen damit verbindbaren Verbrennungsmotor, vorzugsweise Diesel- oder Ottomotor, 70 auf. Der Verbrennungsmotor 70 ist mittels seiner Welle 75 über eine als Reibkupplung ausgebildete erste Antriebskopplungseinrichtung cO mit der ersten Getriebeeinrichtung 100 des Fahrzeuggetriebes 2 zur Drehmomentübertragung verbindbar, ebenso möglich ist es anstelle der Reibkupplung eine Klauenkupplung als Antriebskopplungseinrichtung cO zu verwenden. Die erste Getriebeeinrichtung 100 weist die mit dem Verbrennungsmotor 70 verbindbare erste Eingangswelle 10 der als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufgetriebeeinrichtung 40 und die Vorgelegewelle 30 auf. Der elektromechanische Energiewandler 60 ist mittels seiner Welle 61 über eine als Klauenkupplung ausgebildete zweite Antriebskopplungseinrichtung sO mit der zweiten Getriebeeinrichtung 200 des Fahrzeuggetriebes 2 zur Drehmomentübertragung verbindbar. Die zweite Getriebeeinrichtung 200 weist die mit dem elektromechanischen Energiewandler 60 verbindbare zweite Eingangswelle 20 des Planetengetriebes 40 auf.
Das Planetengetriebe 40 weist neben den beiden Eingangswellen 10 und 20 eine Ausgangswelle 50 auf, die in unterschiedlichen Ausbildungen der hier beschriebenen Ausführung unmittelbar oder mittelbar über eine oder mehrere Übersetzungsstufen 3 mit einem Achsdifferenzial 4 und den dadurch antreibbaren Rädern bzw. Elementen des Fahrwerks zur Drehmomentübertragung verbindbar, insbesondere verbunden, ist.
Das Planetengetriebe 40 weist weiter ein Sonnenrad 42 auf, welches mit der ersten Eingangswelle 10 verbunden ist, und eine Planetenradanordnung 43, deren innere Planetenräder 44 über innere Planetenträger 24 und deren äußere Planetenräder 46 über äu- ßere Planetenträger 26 und über den Planetenträgerflansch 23 mit der zweiten Eingangswelle 20 verbunden sind.
Dabei kann das Sonnenrad 42 mit den inneren Planetenräder 44 kämmen, die inneren Planetenräder 44 mit den äußeren Planetenrädern 46, sowie die äußeren Planetenräder 46 mit dem Hohlrad 48 des Planetengetriebes 40, welches über den Flansch 51 mit der Ausgangswelle 50 verbindbar, insbesondere verbunden, ist. Die zweite Antriebskupplung sO ist in Figur 1 in der Leerlaufstellung der Kupplungsmuffe 63 dargestellt, kann aber auch, manuell oder automatisch mittels einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung einer Steuereinrichtung in eine erste Schaltstufe Za oder in eine zweite Schaltstufe Zb geschaltet werden bzw. sein.
In der ersten Schaltstufe Za wird die Kupplungsmuffe 63 drehfest mit der Kupplungsbacke 64.1 der zweiten Antriebskupplung verbunden, wobei dazu - insbesondere nach einer Synchronisation der Drehzahlen der Kupplungsmuffe 63 und der Kupplungsbacke 64.1 - komplementär ausgebildete Klauen der Kupplungsmuffe 63 und der Kupplungs- backe 64.1 ineinandergreifen und so einen schlupffreien Schaltvorgang sicherstellen. Analog dazu können zum Schalten der zweiten Schaltstufe Zb komplementär ausgebildete Klauen der Kupplungsmuffe 63 und der Kupplungsbacke 64.2 ineinandergreifen.
Die Kupplungsbacke 64.1 ist bei einer Schaltung der Schaltstufe Za mit dem - hier schrägverzahnt ausgebildeten - Stirnrad 65.1 der zweiten Antriebskupplung sO zur Drehmomentübertragung verbunden. Über das Stirnrad 65.1 und das damit kämmende Stirnrad 21.1 der zweiten Eingangswelle 20 ist in dieser Schaltstufe Drehmoment mit einer vorbestimmten, für Za spezifischen, Übersetzung der Drehzahl na an die zweite Eingangswelle 20 und damit an die Planetenradanordnung 43 des Planetengetriebes 40 übertragbar. Analoges gilt bei einer Schaltung der Schaltstufe Zb für das Stirnrad 65.2 und das Stirnrad 21.2 bei einer anderen vorbestimmten, für Zb spezifischen, Übersetzung der Drehzahl nb.
Die Stirnräder 21.1 bzw. 21.2 der zweiten Eingangswelle 20 sind auch mit Stirnrädern 38.1 bzw. 38.2 verbunden, welche in der in Figur 1 dargestellten Leerlaufstellung der zweiten Getriebekupplung s2 drehbar auf der Vorgelegewelle 30 angeordnet sind.
Bei einer Schaltung der zweiten Getriebekupplung s2 in ihre erste Schaltstufe Z3 wird das Stirnrad 38.1 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Bei einer Schaltung der zweiten Getriebekupplung s2 in ihre zweite Schaltstufe Z4 wird das Stirnrad 38.2 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Die Schaltstufen Z3 und Z4 weisen voneinander unterschiedliche, vorbestimmte Übersetzungen n3 bzw. n4 auf. Die zweite Getriebekupplung s2 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung mit ihrer Kupplungsmuffe 34 und ihren Kupplungsbacken 36.1 und 36.2 analog zu der zweiten Antriebskupplung S 0 ausgebildet und weist insbesondere - gegebenenfalls der Einbauumgebung angepasst - deren in dieser Anmeldung beschriebene Merkmale auf.
Auf der Vorgelegewelle 30 ist auch die erste Getriebekupplung s1 mit ihrer Kupplungsmuffe 33 angeordnet und mittels der drehfest an den Stirnrädern 37.1 bzw. 37.2 angeordneten Kupplungsbacke 35.1 bzw. 35.2 in ihre erste Schaltstufe Z1 bzw. ihre zweite Schaltstufe Z2 schaltbar. Die Schaltstufen Z 1 und Z 2 weisen unterschiedliche, vorbe- stimmte Übersetzungen ni bzw. n2 auf.
Die erste Getriebekupplung s1 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung mit ihrer Kupplungsmuffe 33 und ihren Kupplungsbacken 35.1 und 35.2 analog zu der zweiten Antriebskupplung sO und/oder der zweiten Getriebekupplung s2 ausgebildet und weist ins- besondere - gegebenenfalls der Einbauumgebung angepasst - deren in dieser Anmeldung beschriebene Merkmale auf.
Die Stirnräder 37.1 und 37.2 können bei Schaltung der Kupplungsmuffe 33 hin zu der Kupplungsbacke 35.1 (Schaltstufe Z1 ) bzw. der zweiten Kupplungsbacke 35.2 (Schalt- stufe Z2) mit dem Stirnrad 1 1.1 bzw. dem Stirnrad 1 1.2 kämmen und sind somit mit der ersten Eingangswelle 10 zur Drehmomentübertragung verbindbar.
Die Reibkupplung oder Klauenkupplung cO zwischen der Welle 75 des Verbrennungsmotors 70 und der ersten Eingangswelle 10 kann durch, manuelles oder mittels einer Betä- tigungseinrichtung einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) automatisiertes, Anlegen der Reibflächen 12 und 72 aneinander, insbesondere unter Aufbringung eines Anpressdrucks zur Drehmomentübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor 70 und der ersten Getriebeeinrichtung 100 und/oder dem Planetengetriebe 40 geschlossen werden. Verschiedene Betriebssituationen beim Betrieb eines Fahrzeuges mit einem derartigen Fahrzeuggetriebe 2 bzw. die entsprechenden Betriebsverfahren des Fahrzeuggetriebes 2 werden nachfolgend in den Beschreibungen der Figuren 2 bis 5 dargelegt. Dabei zeigen die in Doppellinien dargestellten Teile des Fahrzeuggetriebes 2 an, dass über das entsprechende Teil ein Drehmoment übertragen wird.
Fig. 2 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des Fahrzeug- getriebes 2, der einen rein elektrischen Fahrbetrieb ermöglicht. Dazu wird in dieser Ausführung das Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 bezüglich Drehung festgelegt. Dies kann beispielsweise bei geschlossener Kupplung cO durch eine in Figur 2 nicht dargestellte Festlegung des Verbrennungsmotors 70 oder (hier nicht dargestellt) bei geöffneter Kupplung cO durch eine ebenfalls nicht dargestellte Festlegung der ersten Eingangswelle 10.
Der elektromechanische Energiewandler 60 ist über seine Welle 61 , die Kupplungsmuffe 63 und die Kupplungsbacke 64.1 der zweiten Antriebskupplung sO sowie das Stirnrad 65.1 in der Schaltstufe Za mit der zweiten Eingangswelle 20 verbunden. Ein von dem elektromechanischen Energiewandler 60 abgegebenes Drehmoment kann damit über die Planetenradträger 24 und 26 die Planetenradanordnung 43 antreiben. Über die Ausgangswelle 50 und eventuell verbaute Übersetzungen 3 kann über das Differenzial 4 Antriebsdrehmoment an die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs abgegeben werden.
Der elektrische Fahrbetrieb gemäß der hier beschriebenen Ausführung kann aufgrund der Betriebscharakteristik des Energiewandlers 60 mit stufenloser Drehzahländerung erfolgen, dies ist auch dann der Fall, wenn die Drehmomentübertragungsvorrichtung in diskreten Schaltstufen geschaltet wird.
Umgekehrt ist in einem Verzögerungs- bzw. Bremsbetrieb des Fahrzeuges ein Einsatz des elektromechanischen Energiewandlers 60 über den beschriebenen Drehmoment- fluss als Generator zum Befüllen eines als Batterie bzw. Akkumulator ausgebildeten Energiespeichers möglich.
Fig. 3 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des Fahrzeuggetriebes, der einen schaltstufenfreien Fahrbetrieb mit beiden Antriebseinrichtungen ermöglicht. Dabei ist sowohl der Verbrennungsmotor 70 als auch der elektromechanische Energiewandler 60 zur Drehmomentübertragung mit dem Planetengetriebe 40 verbunden.
Die Reibkupplung oder Klauenkupplung cO ist geschlossen; die Klauenkupplung sO be- findet sich in der Schaltstufe Za, oder wie hier nicht dargestellt, in der Schaltstufe Zb.
Der Verbrennungsmotor 70 kann über die erste Eingangswelle 10 das Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 mit Drehmoment beaufschlagen. Zwischen dem elektromechani- schen Energiewandler 60 und der Planetenradanordnung 43 des Planetengetriebes 40 ist über die zweite Eingangswelle 20 Drehmoment in beide Richtungen übertragbar.
So kann der Verbrennungsmotor 70 beispielsweise immer in einem verbrauchs- und/oder verschleißoptimierten Bereich eines Drehzahl-Drehmoment-Kennfeldes betrieben werden, wobei die von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges gewünschte Drehzahl durch entsprechende Steuerung, beispielsweise mittels der Steuereinrichtung, des elekt- romechanischen Energiewandlers 60 bereitgestellt werden kann.
Der Verbrennungsmotor 70 liefert dann ein konstantes Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl, wobei diese von dem Drehmoment bzw. einer Drehzahl des elektromechani- sehen Energiewandler 60 unter Vermittlung des Planetengetriebes 40 auf der Ausgangswelle 50 derart überlagert werden, dass der Drehzahl- bzw. Drehmomentwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeuges realisiert werden kann. Weiter ist es insbesondere aufgrund des festvorgegebenen Drehmomentverhältnisses der Drehmomentübertragungsvorrichtung auch möglich, sowohl das Drehmoment des Verbrennungsmotors 70 als auch des elektromechanischen Energiewandlers 40 so zu regeln, dass der Drehmomentwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeuges realisiert wird.
Fig. 4 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des Fahrzeuggetriebes, der eine Auswahl eines Wirkungsgrad- und/oder verschleißoptimierten Be- reichs eines Drehzahl-Drehmoment-Kennfeldes des elektromechanischen Energiewandlers 60 ermöglicht. ln der Darstellung der Figur 4 ist die erste Getriebekupplung s1 in die Schaltstufe Z1 geschaltet; die zweite Getriebekupplung s2 ist in die Schaltstufe Z3 geschaltet. Durch entsprechende Kombination der Schaltstufen Za und Zb mit den Schaltstufen Z 1 bis Z 4 ist eine Mehrzahl unterschiedlicher Drehzahlübersetzungen bei gleicher Drehmomentabga- be des elektromechanischen Energiewandlers 60 erreichbar. Weiter ist es unter Einbeziehung der Kupplung sO auch ermöglicht weiter Schaltstufen der Drehmomentübertragungseinrichtung zu nutzen, vorliegend ergibt sich so die Möglichkeit bis zu 8 Schaltstufen (4x2) zu schalten, je nach Übersetzungsverhältnis der einzelnen Gangstufen ist es möglich, dass dabei nicht alle nutzbar sind. Dadurch kann der Energiewandler 60 in ei- nem optimalen Wirkungsgradbereich betrieben werden, denn insbesondere entgegen einem gängigen Vorurteil weisen Elektromotoren durchaus drehzahlabhängig unterschiedliche Wirkungsgrade auf.
Fig. 5 zeigt den Antriebsstrang 1 gemäß Figur 1 in einem Schaltzustand des Fahrzeug- getriebes, der eine Speicherung von Drehmoment aus dem Verbrennungsmotor 70 in einem, dem elektromechanischen Energiewandler 60 zugeordneten Energiespeicher (nicht dargestellt) ermöglicht, ohne dass dabei Reibungsverluste durch eine Führung des Kraftflusses über das Planetengetriebe 40 auftreten. Durch eine Schaltung bzw. Schließung von einer, zwei, drei oder allen Kupplungen cO, sO, sl und s2 des Fahrzeuggetriebes 2 (hier Schaltstellungen beispielhaft: cO geschlossen, sO in Za, s1 in Z1 und s2 in Z3) kann ein Drehmoment, welches der Verbrennungsmotor 70, beispielsweise zusätzlich zu dem von dem Benutzer des Fahrzeuges benötigen Drehmoment abgibt, von der ersten Eingangswelle 10 über die Vorgelegewelle 30 auf die zweite Eingangswelle 20, und von dieser auf die Welle 61 des elektromechanischen Energiewandlers 60, der in diesem Fall als Generator betrieben wird, übertragen werden.
Damit kann beispielsweise eine Batterie aufgeladen werden, wobei die elektrische Ener- gie dieser Batterie in einer späteren Fahrsituation des Kraftfahrzeuges in einem Motorbetrieb des elektromechanischen Energiewandler 60 wieder in Form von Drehmoment an das Differenzial 4 abgegeben werden kann. Fig. 6 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe 2 in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht.
In dieser Ausführung ist eine erste Kupplungsmuffe 34a der zweiten Getriebekupplung s2 auf der Vorgelegewelle 30 angeordnet. Eine zweite Kupplungsmuffe 34b der zweiten Getriebekupplung s2 ist hingegen auf der ersten Eingangswelle 10 des Planetengetriebes 40 angeordnet.
Die beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b sind zur gemeinsamen gleichsinnigen Schaltung mittels der gleichsinnigen Kupplungsmuffenverbindung 39.1 verbunden. Der Schaltverbund der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann neben einer Leerlaufstellung entweder in einer ersten Schaltstellung mit dem auf der Vorgelegewelle 30 drehbar an- geordneten Stirnrad 38.1 mittels der Kupplungsbacke 36.1 drehfest verbunden werden oder in einer zweiten Schaltstellung mittels dem auf der ersten Eingangswelle 10 des Planetengetriebes 40 drehbar angeordneten Stirnrad 21.1 mittels der Kupplungsbacke 36.3 drehfest verbunden werden. Das Stirnrad 38.2 ist drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden.
Fig. 7 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuggetriebe 2 in einem Leerlaufbetriebszustand gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in einer stark schematisierten Schnittansicht. In dieser Ausführung sind die Kupplungsmuffe 34a und 34b zur gemeinsamen gegenseitigen Schaltung mittels der gegensinnigen Kupplungsmuffenverbindung 39.2 verbunden. Das Stirnrad 38.2 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 30 angeordnet.
Der Schaltverbund der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann neben einer Leerlauf- Stellung in einer ersten Schaltstellung gleichzeitig mit dem auf der Vorgelegewelle 30 drehbar angeordneten Stirnrad 38.1 mittels der Kupplungsbacke 36.1 und mit dem auf der ersten Eingangswelle 10 des Planetengetriebes 40 drehbar angeordneten Stirnrad 21.1 mittels der Kupplungsbacke 36.3 drehfest verbunden werden. In einer zweiten Schaltstellung der beiden Kupplungsmuffen 34a und 34b kann die erste Kupplungsmuffe 34a mit den Kupplungsbacke 36.2 des Stirnrads 38.2 verbunden werden. Die zweite Kupplungsmuffe 34b verbleibt dann in einer Leerlaufstellung. Weiter ist es ermöglicht mittels einer Betätigung der Kupplung s1 (33/35.1 oder 33/35.2) Drehmoment auf die Vorgelegewelle 30 zu leiten.
Bezugszeichenliste Antriebsstrang
Fahrzeuggetriebe (Drehmomentübertragungsvorrichtung) Übersetzungsstufe
Differenzial erste Eingangswelle
Stirnrad der ersten Eingangswelle
Reibfläche der ersten Antriebskupplung zweite Eingangswelle
Stirnrad der zweiten Eingangswelle
Planetenträgerflansch
innerer Planetenträger
äußerer Planetenträger Vorgelegewelle
Kupplungsmuffe der ersten Getriebekupplung
Kupplungsmuffe der zweiten Getriebekupplung
Kupplungsbacke der ersten Getriebekupplung
Kupplungsbacke der zweiten Getriebekupplung
Stirnrad der ersten Getriebekupplung
Stirnrad der zweiten Getriebekupplung
gleichsinnige Kupplungsmuffenverbindung
gegensinnige Kupplungsmuffenverbindung Planetengetriebe
Sonnenrad
Planetenradanordnung
inneres Planetenrad
äußeres Planetenrad
Hohlrad Ausgangswelle
Flansch elektromechanischer Energiewandler
Welle des elektromechanischen Energiewandlers
Kupplungsmuffe
Kupplungsbacke der Antriebskupplung
Stirnrad der Antriebskupplung
Verbrennungsmotor
Reibfläche der ersten Antriebskupplung
Welle des Verbrennungsmotors erste Getriebeeinrichtung
zweite Getriebeeinrichtung erste Antriebskupplung
zweite Antriebskupplung
erste Getriebekupplung
zweite Getriebekupplung erste Stirnradstufe der ersten Getriebekupplung zweite Stirnradstufe der ersten Getriebekupplung erste Stirnradstufe der zweiten Getriebekupplung zweite Stirnradstufe der zweiten Getriebekupplung erste Stirnradstufe der Antriebskupplung zweite Stirnradstufe der Antriebskupplung

Claims

Ansprüche
Drehmomentübertragungsvorrichtung (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Antriebseinrichtung (70) und einer zweiten Antriebseinrichtung (60), wobei die zweite Antriebseinrichtung (60) insbesondere als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist, mit
- einer Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mit wenigstens einem Sonnenrad (42), wenigstens einer Planetenradanordnung (43), wenigstens einem Hohlrad (48), und einer ersten Eingangswelle (10), einer zweiten Eingangswelle (20) sowie einer Ausgangswelle (50),
- einer ersten, insbesondere schaltbaren, Getriebeeinrichtung (100), mit einer Vorgelegewelle (30) und einer weiteren Getriebewelle (10) wobei diese Getriebewelle (10) und die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfallen und
- einer zweiten, insbesondere schaltbaren Getriebeeinrichtung (200), mit einer ersten Welle (61 ) und einer zweiten Welle (20) wobei die erste Welle (61 ) drehmomentleitend mit der zweiten Antriebseinrichtung (60) verbindbar ist und die zweite Welle (20) mit der zweiten Eingangswelle (20) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) zusammenfällt.
Drehmomentübertragungsvorrichtung
(2) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) mittels einer ersten Antriebskopplungseinrichtung (cO) mit einer Welle (75) der ersten Antriebseinrichtung (70) zur Drehmomentübertragung verbindbar ist,
- die Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über die zweite Getriebeeinrichtung (200) mittels einer zweiten Antriebskopplungseinrichtung (sO) mit der zweiten Antriebseinrichtung (60) zur Drehmomentübertragung verbindbar ist,
3. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Eingangswelle (10) drehfest mit dem Sonnenrad (42) verbunden ist, - die zweite Eingangswelle (20) drehfest mit einem Planetenträger (24, 26) der Planetenradanordnung (43) verbunden ist,
- die erste Eingangswelle (10) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über die Vorgelegewelle (30) mittels einer ersten Getriebekopplungseinrichtung (s1 ) zur Drehmomentübertragung verbindbar ist, und
- die zweite Eingangswelle (20) der Umlaufgetriebeeinrichtung (40) über die Vorgelegewelle (30) mittels einer zweiten Getriebekopplungseinrichtung (s2) zur Drehmomentübertragung verbindbar ist.
4. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Getriebekopplungseinrichtung (s1 ), die zweite Getriebekopplungseinrichtung (s2) und/oder die zweite Antriebskopplungseinrichtung (sO) als, insbesondere synchronisierte, Klauenkupplung ausgebildet ist.
5. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine dieser Getriebekopplungseinrichtungen mit einer weiteren, auf einer der Eingangswellen angeordneten, Getriebekopplungseinrichtung zur gemeinsamen, insbesondere gleichsinnigen oder gegensinnigen, Schaltung verbunden ist.
6. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
jede von der ersten Getriebekopplungseinrichtung (s1 ), der zweiten Getriebekopplungseinrichtung (s2) und der zweiten Antriebskopplungseinrichtung (sO) jeweils in eine Leerlaufstellung sowie in eine erste (Z1 ; Z3; Za) und in eine zweite (Z2; Z4; Zb), sich voneinander in einem Drehzahlverhältnis unterscheidende, Getriebeschaltstufe schaltbar ist, wobei diese Getriebeschaltstufen (Za, Zb, Z1 -4) vorzugsweise als, gerad- oder schrägverzahnte, Stirnradpaare (1 1 , 37; 21 , 38; 21 , 65) ausgebildet sind.
7. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments wenigstens einer der Antriebseinrichtungen (70; 60) und/oder zur Steu- erung von Schaltvorgängen wenigstens einer der Antriebs- (cO; sO) bzw. Getriebekopplungseinrichtungen (s1 ; s2).
8. Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebseinrichtung (70; 60) und mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
9. Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Getriebeeinrichtung (200) mittels der zweiten Antriebskopplungsein- richtung (sO) in eine erste Antriebsschaltstufe (Za) oder zweite Antriebsschaltstufe
(Zb) geschaltet wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Antriebskopplungseinrichtung (sO) geschlossen wird.
1 1. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen zeitgleich oder zeitversetzt
- die erste Getriebekopplungseinrichtung (s1 ) in eine ihrer Getriebeschaltstufen (Z1 , Z2) geschaltet wird, und dass
- die zweite Getriebekopplungseinrichtung (s2) in eine ihrer Getriebeschaltstufen
(Z3, Z4) geschaltet wird
12. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der ersten (70) und der zweiten (60) Antriebseinrichtung ein Drehmo- ment übertragen wird, insbesondere von der ersten (70) zur zweiten (60) Antriebseinrichtung.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Abschluss eines Schaltvorgangs einer der Getriebekopplungseinrichtungen (s1 , s2) oder der zweiten Antriebskopplungseinrichtung (sO) hin zu einer ers- ten (Z1 ; Z3; Za) oder einer zweiten (Z2; Z4; Zb) Schaltstufe eine Drehzahldiffe- renz zwischen einem ersten (33; 34; 63) und einem zweiten (35; 36; 64) Kopplungspartner reduziert, insbesondere im Wesentlichen beseitigt, wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Drehmoment der zweiten Antriebseinrichtung (60) in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang wenigstens einer der Getriebekopplungseinrichtungen (s1 , s2) erhöht wird, wobei insbesondere eine durch den Schaltvorgang reduzierte Dreh- momentübertragung wenigstens teilweise ausgeglichen wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antriebskopplungseinrichtung (sO) sowie die erste (s1 ) und die zweite (s2) Getriebekopplungseinrichtung im Wesentlichen schlupffrei geschaltet werden.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antriebseinrichtung (60) bezüglich Drehmoment und/oder Drehzahl gegenläufig zur ersten Antriebseinrichtung (70) betrieben wird, sodass die erste (10) und die zweite (20) Eingangswelle zueinander gegenläufig rotieren.
PCT/EP2014/073058 2013-10-28 2014-10-28 Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer umlaufgetriebeeinrichtung sowie verfahren zum betrieb einer solchen drehmomentübertragungsvorrichtung WO2015063050A1 (de)

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