CH700104A1 - Infinitely variable driving and Anfahrgetriebe. - Google Patents

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CH700104A1
CH700104A1 CH01975/08A CH19752008A CH700104A1 CH 700104 A1 CH700104 A1 CH 700104A1 CH 01975/08 A CH01975/08 A CH 01975/08A CH 19752008 A CH19752008 A CH 19752008A CH 700104 A1 CH700104 A1 CH 700104A1
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CH
Switzerland
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gear
transmission
variator
torque
split
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Application number
CH01975/08A
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German (de)
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Peter Walther
Original Assignee
Pitorqa Gmbh
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Publication date
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Abstract

Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe für ein von einem Motor (M) als primärere Leistungsquelle angetriebenes Motorfahrzeug mit mindestens folgenden Bauelementen: einer Split-Torque-Welle (6), einer Variator-Welle (8), einem Planetengetriebe (10), zwei kämmenden dritten und vierten Zahnrädern (12, 13), welche in ihrem Zusammenwirken ein mindestens erstes Stufengetriebe darstellen, einer Antriebssteuerung (9), mindestens zwei Kupplungen (4, 14), einer Abtriebswelle (51), einem stufenlosen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Getriebe ferner Mittel enthält, welche gestatten, das von ihm angetriebene Motorfahrzeug vorwärts und rückwärts mit vollem Abtriebs-Drehmoment anfahren zu lassen und stufenlos den ganzen Fahr- und Leistungsbereich dieses Motorfahrzeugs abzudecken.A variable starting and driving gear for a motor vehicle driven by a motor (M) as a primary power source comprising at least the following components: a split-torque shaft (6), a variator shaft (8), a planetary gear (10), two meshing third and fourth gears (12, 13), which in their interaction constitute at least a first step transmission, a drive control (9), at least two clutches (4, 14), an output shaft (51), a continuously variable transmission, characterized in that this transmission further comprising means for allowing the motor vehicle driven by it to move forwards and backwards at full output torque and to steplessly cover the entire driving and power range of this motor vehicle.

Description

       

  [0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft einen stufenlosen Antrieb mit integriertem Anfahrwandler insbesondere für Motorfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor als primärer Leistungsquelle, einer E-Maschine und einer elektrischen Batterie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Antriebe sind mehrere bekannt geworden, so beispielsweise aus US 2006/0247 086 A1 (D1), welches zugleich den nächstliegenden Stand der Technik darstellt.
Generell besteht ein solcher Antrieb aus einem Verbrennungsmotor, einem stufenlosen mechanischen Getriebe (Variator, Continously Variable Transmission CVT) bzw.

   einem elektrischen Wandler mit zwei Elektromaschinen, einem Planetengetriebe zur Verzweigung und Zusammenführung von Leistungsströmen, mindestens einer Elektromaschine, wie Generator, Anlasser, Elektromotor, fortan allgemein E-Maschine genannt, einer Batterie, mindestens einem Stufen-Getriebe und einer oder mehreren Kupplungen.

  

[0002]    Im Antrieb gemäss D1 übernimmt eine E-Maschine allein das Anfahren oder als Unterstützung, so lange ein tiefes Motor-Drehmoment vorliegt und/oder bis die minimale Variator-Übersetzung eingekuppelt werden kann wie ein 1. Gang. Der gestartete Motor kann über einen Generator Leistung abgeben und/oder er wird mit Hilfe von Kupplungen mit der Variator-Eingangswelle und mit dem Planetengetriebe Elektroantrieb verbunden. Gleichzeitig wechselt die E-Maschine vom Alleinantrieb bzw. aus der Unterstützung des Motors in den Modus Unterstützung des Variators im Parallelbetrieb, dem sog. Enhancement zur Reduktion der Variatorleistung. Die benötigte elektrische Leistung stammt entweder aus der Batterie oder vom Generator am Verbrennungsmotor, was den Wirkungsgrad des Gesamtgetriebes gegenüber der rein mechanischen Übersetzung verschlechtert.

   Das elektrische bzw. elektrisch unterstützte Anfahren ermöglicht ein höheres Drehmoment als nur das gewandelte Motor-Moment, das der Variator beim Anfahren in der kürzesten Underdrive-Stellung allein erreichen kann. Trotz hohem Drehmomentbedarf entwickelt der Motor beim Anfahren meist noch nicht sein maximales Drehmoment und muss darum noch elektrisch unterstützt werden. Im Anfahrbereich wird deshalb zum Anfahrdrehmoment der Kombination Motor /mechanischer Variator noch ein Zusatzdrehmoment von der Kombination Batterie-E-Maschine aufaddiert. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors wird vom Underdrive-Betrieb eines gängigen Variators etwa auf den Wert des Motordrehmoments mal den Variator-Untersetzungsfaktor (hier etwa 1: 2,5) erhöht.

   Dabei erweist sich klar, dass der Variator mit seinen beiden Wirkradien prinzipiell nur Drehzahlen variieren kann, denen die Drehmomente folgen und nicht umgekehrt. Das heisst, dass der Variator aus jeder Eingangsdrehzahl eine gegebene Minimaldrehzahl wandeln kann, nicht aber aus jedem Eingangsdrehmoment ein gegebenes Maximaldrehmoment.

  

[0003]    Der Einsatz dieses Getriebes mit sehr starken Motoren und in sehr schnellen Fahrzeugen, wie beispielsweise in Sportwagen, Lastkraftwagen, und schweren Arbeitsmaschinen ist stark eingeschränkt bzw. nicht möglich, weil ein Underdrive-Bereich der gängigen Variatoren von etwa 2,5, das entspricht etwa der Wurzel aus 6, 4, nicht ausreicht, um solche Fahrzeuge aus dem Stillstand bis zur Maximalgeschwindigkeit mit voller Leistung zu beschleunigen. Der Overdrive-Bereich des Variators ist nicht mit der maximalen Motordrehzahl benutzbar, weil die hier auftretenden hohen Geschwindigkeiten des Zugmittels des Variators zum sog. Polygoneffekt führen. Als Polygoneffekt werden unerlaubte Schwingungen in den Zugmitteln (Gliederkette, Schubgliederband) bei hohen Zugmittel-Geschwindigkeiten bezeichnet.

  

[0004]    Gängige Variatoren sind in ihrer Wandlerleistung limitiert und erlauben keinen Einsatz mit höheren Motorleistungen. Lösungen mit einem vorgeschalteten Hydrowandler zum Anfahren haben sich insbesondere wegen des höheren Treibstoffverbrauchs durch die nötigen hohen Anfahrdrehzahlen im Motor nicht bewährt.

  

[0005]    Der Achsantrieb bestimmt durch die Drehzahlreduktion im Achsdifferenzial direkt die Grösse des Anfahrdrehmoments und damit gleichzeitig die Grösse der kürzesten und der längsten Übersetzung, den Underdrive und den Overdrive. Die Länge des Overdrives bestimmt ausserdem, in welchem Masse die Motordrehzahl abgesenkt und Treibstoff gespart werden kann. Das Reduktionsgetriebe in Dl ist relativ gross bzw. der Overdrive relativ kurz. Damit lässt sich zuwenig häufig im untersten Leistungsbereich/Drehzahlbereich des Motors fahren, um entscheidend Treibstoff einzusparen.

  

[0006]    Beim rein elektrischen Fahren dreht die Variatorkette leer mit und reduziert den Wirkungsgrad. Obwohl Massnahmen getroffen werden (sog. CVT-Enhancement), bestimmen die Variatorgrösse mit einer gängigen Grösse des Wandelbereichs von etwa 1: 6,4 und die benötigten Dimensionen der E-Maschinen die Maximalleistung, den Wandelbereich, die Baugrösse und das Gewicht limitierend.
Die Erhöhung der Leistung in den Nutzfahrzeug/Sportwagenbereich mit einer gleichzeitigen Vergrösserung des Wandelbereichs wird mit dem vorliegenden Konzept nicht erreicht.

  

[0007]    Das Variator-Enhancement wirkt nur beschränkt und reduziert den Wirkradius des Zugmittels und damit das Volumen des Variators zu wenig.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass dieses Getriebe mit dem mechanischen Variator den schlechtesten Wirkungsgrad in seinem Haupteinsatzgebiet erreicht, mit dem Teillast-Betrieb im längsten Variator-Overdrive. Dabei werden die Antriebsscheiben immer gleich belastet, was zu Rillenbildung und einseitiger Abnützung im Variator führen kann.
Die relativ starke Gewichtung des elektrischen Bereichs führt zu einem Mehrgewicht und zu Mehrkosten durch die relativ grossen E-Maschinen und die benötigte Batteriekapazität. Das Fehlen einer breiteren, batterieunabhängigen, mechanischen Leistungs- bzw.

   Drehmomentwandlung des Motors, vom Anfahren bis zum sehr langen Overdrive, macht einen intensiven Einsatz der E-Maschinen unumgänglich, was den Gesamtwirkungsgrad weiter reduziert.

  

[0008]    Einen zweiten naheliegenden Stand der Technik stellt der Two-Mode Hybrid des GM-DaimlerChrysler-BMW-Konsortiums Global Hybrid Cooperation dar (27. Internationales Wiener Motorensymposium, 2006, Werbebroschüre (D2)). Mit der Kombination eines konventionellen Automatikgetriebes, bestehend aus drei Planetengetrieben, vier Kupplungen bzw. Bremsen, einem Hydrowandler und zwei E-Maschinen mit einer Traktionsbatterie soll der elektrische Leistungsbereich reduziert werden. Dabei wird die Problematik der Verluste mit den hohen elektrischen Leistungsflüssen und der hohen zusätzlichen Masse und Kosten mit den zwei Elektromaschinen zwar angegangen, jedoch nicht befriedigend gelöst. Zum dynamischen Anfahren werden auch hier relativ grosse E-Maschinen und ein relativ grosser Elektrospeicher eingesetzt, obwohl dies den Gesamtwirkungsgrad reduziert.

   Ausserdem reichen in der Praxis vier feste mechanische Gänge oft nicht aus für eine effektive Motordrehzahlabsenkung und halten einen Antrieb, der insbesondere für schwere bzw. starke Fahrzeuge bestimmt ist, relativ unflexibel. Der integrierte Hydrowandler ist zwar geeignet zur Drehmomenterhöhung, jedoch wenig platzsparend und energieeffizient.

  

[0009]    Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
die genannten Nachteile zu überwinden,
insbesondere die Getriebeleistung von den limitierenden Dimensionen des Variators und der E-Maschinen zu befreien,
bei Verbrennungsmotoren die Leistung schon bei tiefen Drehzahlen und Drehmomenten zu hohen Antriebsdrehmomenten aus dem Stillstand vorwärts und rückwärts zu wandeln,
sehr lange Übersetzungen mit stufenlosen Wandelbereichen von über R-Quadrat zu erreichen (mit R = Übersetzungsbereich des Variators),
bei relativ kleinem Bauraum ein Gesamtgetriebe mit stufenloser Wandlung auch für sehr hohe Geschwindigkeiten und sehr grosse Antriebsleistungen im Bereich eines Mehrfachen der gängigen Variatorleistungen zu bauen,
zusätzlich mit abgestuften Gängen ohne Variatorleistung zu fahren,
als sog.

   Hybridantrieb mit der Leistung einer Batterie und dem elektrischen Antrieb einzeln unabhängig und auch in Synergie mit dem Verbrennungsmotor anzufahren, zu fahren und beim Bremsen zu rekuperieren,
mit einer Start-Stopp-Automatik mit einem Gaspedaldruck das Fahrzeug und den Motor in Bewegung zu setzen und mit Motorleistung loszufahren.

  

[0010]    Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 hinsichtlich ihrer wesentlichen Merkmale, in den folgenden Ansprüchen hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen.

  

[0011]    Mit einer geeigneten Aufteilung der Antriebsleistung auf feste mechanische, variable mechanische und/oder elektrische Leistungsstränge können alle Fahrsituationen für ein Fahrzeug zwischen Stillstand, Motorleerlauf, Anfahren, Fahren mit sehr langen Übersetzungen und Rückwärtsfahren stufenlos abgedeckt werden. Dank einer selektiven Vernetzung der aufgeteilten Antriebstränge mit den zwei regelbaren Variator-Ausgängen und mit dreigliedrigen Planetengetrieben kann ohne spezielles Einkuppeln rein mechanisch mit einem gesteigerten Drehmoment angefahren und über den ganzen Wandelbereich der Übersetzung stufenlos beschleunigt werden. Trotz integrierter Start-Stopp-Automatik bei abgestelltem Motor kann die elektrische Leistung und die Dimensionierung von zwei E-Maschinen zum Anfahren klein gehalten werden, weil auch der gestartete Motor sofort stufenlos antreiben kann.

  

[0012]    Weil der Anteil der Variator-Leistung zugunsten des direkten mechanischen Getriebestrangs zurückgenommen wird, kann das Gesamtgetriebe ausser zum Anfahren und Beschleunigen zusätzlich auch bei den langen Übersetzungen mit Teillast effizient arbeiten. Im erfindungsgemässen Getriebe wird von der Tatsache profitiert, dass mit einem gezielt verkleinerten Variator-Wandelbereich die maximale Variator-Leistung vergrössert werden kann.
Der Gesamtwandelbereich des Getriebes wird durch einen mehrfachen Einsatz eines gängigen mechanischen Variators auch mit einem reduziertem Variator-Wandelbereich erweitert.

  

[0013]    Dank der Leistungsteilung mit einem mechanisch-fixen Leistungsstrang und einem mehrfach genutzten mechanischen Variator-Strang kann die übertragbare Motorleistung im Vergleich zur reinen Variator-Leistung sehr stark gesteigert werden. Bei Bedarf wird die Variator-Leistung mit zwei elektrischen Maschinen unterstützt. Die Endpunkte der einzelnen Variator-Bereiche können prinzipiell als mechanische Getriebegänge genutzt werden, weil sich da zwei Bereiche mit aktivierten Kupplungen der jeweils zusammen kommenden stufenlosen Variator-Bereiche überlappen. Zusätzlich können frei dimensionierte Direkt-Gänge, zwischen den Fix-Gängen liegend, eingeschaltet werden. Diese mehrfach schaltbaren Direkt-Gänge werden mit je einem frei dimensionierbaren, schaltbaren Getriebe als Variator-Überbrückungen eingesetzt.

   Dadurch kann wahlweise mit einem entsprechenden Motormanagement die Wandlereffizienz optimiert werden. Die höheren Verluste durch den Variator bzw. durch die elektrischmechanische Wandlung mit den zwei E-Maschinen können mit diesen fest im Gesamt-Wandelbereich eingebauten, rein mechanischen Getriebestufen vermieden und überbrückt werden.

  

[0014]    Mit den vorhandenen E-Maschinen kann mit einer entsprechenden Bordstrom-/Antriebsbatterie auch rein elektrisch gefahren werden. Motorleistung und Batterieleistung lassen sich im Hybridbetrieb frei kombinieren.
In der Hybridversion sind alle Bereiche mit elektrischem Antrieb sinngemäss beim Bremsen auch mit elektrischer Rekuperation möglich.
Im erfindungsgemässen Getriebe sind der Anlasser bzw.

   Starter für einen Start-Stopp-Betrieb und der Generator für die Erzeugung des Bordstroms integriert.
Die Leistung des Gesamtgetriebes ist von der Wahl des elektrischen Anteils weitgehend unabhängig und wird von der Grösse eines elektrischen Speichers nicht entscheidend beeinflusst.
Obwohl ein Verbrennungsmotor gerade in Motorfahrzeugen die sicher häufigste primäre Antriebsquelle darstellt, ist der Einsatz des erfindungsgemässen Getriebes keineswegs auf eine solche primäre Antriebsquelle beschränkt. Gerade bei stationären Anlagen sind auch andere Leistungsquellen durchaus gegeben. Es können also beispielsweise Gasturbinen, Dampfturbinen, hydraulische Turbinen oder sonstige Leitungsquellen sein. Alle dies Leistungsquellen sollen unter dem Begriff Motor verstanden werden.

  

[0015]    Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

  

[0016]    Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Getriebes-1,


  <tb>Fig. 2<sep>ein erstes, dem Getriebe-1 von Fig. 1entsprechendes Wellendiagramm,


  <tb>Fig. 3<sep>ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Getriebes-2,


  <tb>Fig. 4<sep>ein zweites, dem Getriebe-2 von Fig. 3entsprechendes Wellendiagramm,


  <tb>Fig. 5<sep>ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Getriebes-3,


  <tb>Fig. 6<sep>ein drittes, dem Getriebe-3 von Fig. 5entsprechendes Wellendiagramm,


  <tb>Fig. 7<sep>ein Schaltdiagramm von Getriebe-3,


  <tb>Fig. 8<sep>ein zweites Getriebe-2 in koaxialer Ausführung,


  <tb>Fig. 9<sep>ein drittes Getriebe-3 in koaxialer Ausführung,


  <tb>Fig. 10<sep>ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Getriebes-10 in paralleler Ausführung,


  <tb>Fig. 11<sep>ein Wellendiagramm für Fig. 10,


  <tb>Fig. 12<sep>ein viertes Getriebe-10 in koaxialer Ausführung,


  <tb>Fig. 13<sep>ein .Schaltdiagramm von Getriebe-2 in koaxialer Ausführung,


  <tb>Fig. 14<sep>ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Getriebes-10.0 in koaxialer Ausführung.

  

[0017]    Im ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1mit einer ersten Getriebekonfiguration sind folgende Bauelemente miteinander verknüpft:
Ein Motor M treibt eine Split-Torque-Welle 6 an. Alternativ treibt der Motor M, beispielsweise mit einem schnelleren Antrieb, eine Zwischenwelle 5 an.
Ein erstes Zahnrad 3, das fest auf der Split-Torque-Welle 6 montiert ist, kämmt mit einem zweiten Zahnrad 2, das fest auf Zwischenwelle 5 montiert ist. Mit der Zwischenwelle 5 ist verbunden ein Variator 7 mit Zugmitteln oder ein sonst geeignetes CVT (mechanische Continously Variable Transmission, allenfalls ein hydraulisches Getriebe oder ein Toroid-Variator), welches eine zweite, gleichsinnig laufende Welle aufweist, die als Variator-Welle 8 funktioniert.

   Auf der Split-Torque-Welle 6 sitzt weiter eine erste E-Maschine 15, welche aber im primären Antriebsstrang auch auf der Zwischenwelle 5 montiert sein kann. Auf einer Abtriebswelle 51, im sekundären Antriebsstrang, sitzt eine zweite E-Maschine 16. Die Abtriebswelle 51 ist mit einem Glied eines Split-Torque-Planeten-Getriebes 10 verbunden und mündet hinter der E-Maschine 16 in ein Achsdifferenzial (nicht dargestellt). Weiter sitzt auf der Split-Torque-Welle 6 ein drittes Zahnrad 12, das mit einem vierten Zahnrad 13 kämmt, welches mit dem Summenglied des Split-Torque-Getriebes 10 verbunden ist. Dieses Zahnrad 12 kann mit einer ersten Kupplung 4, wahlweise einer Zahnkupplung, synchron und lastfrei mit der Split-Torque-Welle 6 oder einer Reibkupplung wirkverbunden werden. Alternativ können ein Zahnradgetriebe 12/13 und eine erste Kupplung 4 auch als Schaltgetriebe ausgeführt sein.

   Das Getriebe 10 mit drei Gliedern, dessen Summenglied verbunden ist mit dem vierten Zahnrad 13 bzw. mit einem sechsten Zahnrad 27, das mit einem fünften Zahnrad 26 auf der Split-Torque-Welle 6 kämmt, dessen erstes Summandenglied verbunden ist mit der Variatorwelle 8, dessen Differenz- bzw. zweites Summandenglied verbunden ist mit der Abtriebswelle 51, kann über die Wirkung einer dritten Split-Torque-Kupplung 14, die z.B. zwischen den zwei Summanden-Gliedern montiert ist, partiell aktiviert, d.h. reibschlüssig gesteuert, und auch ganz blockiert werden. Diese dritte Kupplung 14 ist fortan Gesteuerte Kupplung 14 genannt. Auf der Split-Torque-Welle 6 sitzt ferner eine zweite Kupplung 25. Diese Kupplung 25 kann wahlweise eine Zahnkupplung sein, die vorzugsweise bei gleicher Drehzahl an Split-Torque-Welle 6 und dem fünften Zahnrad 26 geschaltet wird oder eine Reibkupplung.

   Alternativ können das Zahnradgetriebe 26/27 und die Kupplung 25 auch als Schaltgetriebe ausgeführt sein.

  

[0018]    Die schon in Fig. 1 integrierte Batterie 50 kann verstärkt werden, über den Einsatz für Bordstrom und beim Start des Motors M hinaus, wahlweise zum Einsatz mit einer Start-Stopp-Automatik und/oder zum Einsatz bei einem elektrischen Fahrbetrieb in einer Hybridausführung. Die Batterie 50 kann dann auch als Traktionsbatterie bezeichnet werden, die als Superkondensator, als Elektrospeicher oder auch als Kombination davon ausgeführt sein kann und auf die entsprechenden Signale der Antriebssteuerung 9, elektrische Leistung abgibt bzw. speichert.

  

[0019]    Sensoren sind in den Figuren nicht eingetragen um sie lesbar zu halten. Sensoren sind überall angebracht, wo Betriebsparameter in der Antriebssteuerung 9 verarbeitet werden sollen, um Getriebereiche zu schalten und vorteilhaftere Einstellungen zu bewirken. Solche Sensoren sind eingebaut und messen beispielsweise die Drehzahlen und die Drehmomente des Motors M an der Split-Torque-Welle 6, des Wandlers an der Variator-Welle 8, beim Abtrieb proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit an der Abtriebswelle 51, die Zustände und Wirkungsart der Kupplungen sowie der Fahrzeugbremsen, die elektrischen Leistungen in den E-Maschinen 15, 16, die Lade- und Entladeströme, sowie den Ladezustand der Batterie 50, die Betriebstemperaturen des Motors M, des Getriebes, der E-Maschinen 15, 16 hinsichtlich deren gezielten Überlastung.

  

[0020]    Der Fahrer bedient während der Fahrt ein Gaspedal, eine Betriebsbremse, in aller Regel ein Bremspedal, die Richtungswahl, also Vorwärts oder Rückwärts, eine Parkbremse. Das Fahrzeug kann ferner mit einem Wählschalter ausgerüstet sein, welcher die Art des Betriebes zu wählen gestattet; also "Normal" mit mechanischem Betrieb ohne Batterieunterstützung und alllenfalls "H" mit Start-Stopp-Betrieb mit dem Motor und Batterieunterstützung, sowie "EV" für einen rein elektrischen Fahrbetrieb ohne drehenden Motor M.

  

[0021]    Die Ausgangssignale aller dieser Bedienungsorgane werden an die Antriebssteuerung 9 übermittelt und mit der entsprechenden Software unter Einbezug von spezifischen Parametern wie Wirkungsgrad-Kennfelder der Antriebsquelle Motor M, der E-Maschinen 15,16, sowie der Strategie zur Batterie-Ladung bzw. -Entladung verarbeitet. Eine weitere Steuerungsebene umfasst Strategien und Algorithmen zur Optimierung des Gesamt-Wirkungsgrades im Getriebe, wahlweise unter Berücksichtigung von zusätzlichen Sensorwerten von Stabilitätsprogrammen ESP, Bremshilfen ABS, Tempomat, möglicherweise von Satellitengestützter Treibstoffverbrauchsoptimierung bei z.B. Pendlerfahrten mit Hilfe von GPS/Navigationssystem, die von der Antriebssteuerung 9 unter Einhaltung der festgelegten Getriebearbeitsbereiche integriert werden.

  

[0022]    Mit einer geeigneten Regelung in der Antriebssteuerung 9 können Bremsvorgänge in erster Linie mit den E-Maschinen 15, 16 zur Rekuperation der kinetischen Fahrzeugenergie durchgeführt und die Fahrzeugbremsen erst bei erhöhtem Bedarf eingesetzt werden.

  

[0023]    Im Folgenden werden exemplarisch Betriebsverfahren erläutert, die in den Ausführungsbeispielen der in Fig. 1, Fig. 3, Fig. 5, Fig. 10, Fig. 14 beschriebenen Getriebefamilie gleich wirken und deshalb auch gleich benannt sind. Die Bezeichnungen für diese Betriebsverfahren werden, sofern sie schon bekannt sind, aus der Literatur übernommen. Neue Verfahren werden hier auch mit neuen Bezeichnungen versehen, die durchgehend die gleiche Bedeutung beibehalten. Die Endungszahlen in den Bezeichnungen stimmen mit der Kardinalzahl der beschriebenen Getriebevariante überein.

  

[0024]    Das beschriebene Getriebe-1 gemäss Fig. 1basiert auf dem bekannten Split-Torque Geared-Neutral (STGN) -Verfahren. Hier wird dieses Verfahren mit der erfindungsgemässen Integration von zwei E-Maschinen und einer Batterie erläutert, wie in Fig. 1 dargestellt.

Start-Split-1

  

[0025]    Beschreibung der erfindungsgemässen Verbesserungen im Getriebe-1 nach Fig. 1 gemäss Fig. 2:
Im Bereich Start-Split-1 dreht der Motor M und liefert seine Leistung an die Split-Torque-Welle 6. Die Kupplung 4 ist geschlossen und verbindet so die Split-Torque-Welle 6 mit dem Summenglied des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10. Gleichzeitig ist die Split-Torque-Welle 6 über das Zahnradgetriebe 3/2, die Zwischenwelle 5, den Variator 7, über die Variator-Welle 8 mit einem zweitem Eingang, dem ersten Summandenglied des Split-Torque-Getriebes 10 verbunden. Entsprechend der Dimensionierung des Variators 7, mit dessen Variator-Wandelbereich R, der Auslegung des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10 mit dessen Differenzialfaktor K und der Übersetzung der beiden Zahnradgetriebe 2/3, 12/13, sowie der Stellung bzw.

   Wandlung des Variators 7, führt die Abtriebswelle 51 eine resultierende, kontinuierliche Drehung von vorwärts - über den Stillstand - zu rückwärts mit einem entsprechenden Drehmoment aus. Der darin enthaltene Aktive Stillstand (Geared-Neutral) erfüllt quasi das Stillhalten eines Fahrzeugs auf einer schiefen Ebene mit eingekuppeltem, drehendem Motor.
Parallel zur Drehmomentwandlung mit dem Variator 7 kann erfindungsgemäss zwischen der ersten E-Maschine 15 auf der Split-Torque-Welle 6 und zweiten E-Maschine 16 auf die Abtriebswelle 51 zusätzliche Motorleistung über eine elektrische Wandlung übertragen werden. Dies wird im Folgenden als E-Wandlung bezeichnet.

Verbesserungen beim Anfahren (Überwindung der sog. Anfahrschwäche )

  

[0026]    In der Literatur ist im Zusammenhang mit dem Split-Torque-Geared-Neutral-Verfahren (STGN) immer wieder von einer "Drehmomentschwäche beim Anfahren" zu lesen. Diese Aussage übersieht die Tatsache, dass beim Stand der Technik allein die Anwendung mit den mechanischen Komponenten für das schwache Anfahren verantwortlich ist und nicht das prinzipielle Verfahren im STGN-Getriebe. Das STGN-Verfahren mit der grossen Torque Multiplication, das ein vom Motor kommendes Drehmoment massiv für den Antrieb steigern kann, wurde vor Jahrzehnten experimentell verifiziert (GM Studie und Patent US 4 644 820), doch blieb bislang die Kinematik der Variatorübertragung in der Nähe des Geared-Neutral-Punktes nur ungenau beschrieben.
Trotzdem wird die Schwäche-Vorstellung in akademischen Kreisen weiter kolportiert und behindert so mögliche Entwicklungen.

  

[0027]    Für das Verständnis der hier vorliegenden erfinderischen Leistung ist das Verständnis der Funktionsweise eines Zugmittel-Variators mit veränderlichen Wirkradien in den Scheibensätzen eine zwingende Voraussetzung.
Im Underdrive eines mechanischen Zugmittel-Variators ist der Wirkradius der antreibenden Scheiben klein. Das Zugmittel dreht infolge des grösseren Abstands zwischen den Anpressscheiben näher bei der Scheibenachse, weshalb der Anpressruck an den Scheiben zur Kompensation des kleineren Radius und der grösseren Zugkraft grösser sein muss. Dies entspricht im Drehmomentgesetz dem konstanten Drehmoment als Produkt aus Scheiben-Wirkradius x Zugkraft.
Im Variator-Overdrive ist es umgekehrt: Wenn der Wirkradius im antreibenden Scheibenpaar gross ist, kann der entsprechende Druck reduziert v/erden.

   Das Zugmittel, also Gliederkette oder Schubgliederband, läuft hier bei gleicher Motordrehzahl mit höherer Geschwindigkeit und deshalb mit kleinerer Zugkraft als im Variator-Underdrivebereich, wo das Zugmittel langsamer, aber mit höherer Zugkraft läuft.
Technisch gesehen, und für das weitere Verständnis der Erfindung entscheidend, kann das mechanische Variator-System im Variator-Overdrivebereich eine grössere Leistung übertragen als die Wandlerleistung, welche benötigt wird, um die maximale Motorleistung zu übertragen.

   Drehzahl und Wirkradius in den Antriebscheiben sind im Overdrive bei der maximalen Motorleistung beide gross, der Scheibenanpressdruck ist wegen der niedrigeren Kettenzugkraft im Variator-Overdrive weit vom Maximum entfernt: Anpressdruck und Variatorleistung können somit noch erhöht werden.
Dies ist für einen konventionellen Antrieb, wenn ein Variator einfach zwischen einem Motorantrieb und einem Achsabtrieb eingebunden ist, nicht relevant.
In den Bereichen mit Split-Torque-Drehmomentaufteilung, also dem Reverse-1/Start-Split-1 und dem Overdrive-Split-1 wird die Variator-Wirkung bzw. die Übertragungsleistung von einer Kombination aus dem Variator und einem Split-Torque-Getriebe gespiegelt. Das heisst, der Overdrive-Bereich des Variators kommt hier, das heisst beim vorwärts Anfahren vom Stillstand aus, vor dem Underdrive-Bereich des Variators.

   In der Praxis heisst das, dass gerade beim Anfahren, wenn die übertragene Variator-Leistung mit der hohen Zugmittelgeschwindigkeit sehr gross ist, das Drehmoment nur minimal bzw. gerade so gross ist, wie das Produkt aus Variator-Minimalmoment mal den Split-Torque-Getriebe-Differenzialfaktor K-1. Ein grosser Teil der Variatorleistung wird nur rezirkuliert, läuft also mit wenig äusserer Wirkung im Kreis. Diese Variatorleistung unterliegt dabei allen Reibungsfaktoren und sonstigen Widerständen. Die relative Verlustleistung (= Verlustleistung/Abtriebsleistung) ist am Geared-Neutral Punkt, dem Aktiven Stillstand, am höchsten, weil hier keine Leistung an den Abtrieb geht, denn die Drehzahl der Abtriebswelle 51 ist gleich Null.

  

[0028]    Im Split-Torque-Geared-Neutral-Verfahren (STGN) kann einzig und allein der Variator 7 die Motor-Eingangsleistung zum Produkt Drehmoment mal Drehzahl an der Abtriebswelle wandeln, Torque Multiplication genannt. Nur der Variator 7 kann die prinzipiell nötige Steuerleistung als Produkt aus Steuerdrehzahl mal Steuerdrehmoment vorgeben, die im Split-Torque-Getriebe 10 mit der Leistung aus dem direkten Antrieb von der Split-Torque-Welle 6 zusammengeführt wird. Jeder vom Variator 7 nicht gewandelte Überschuss an Motorleistung bleibt deshalb auch prinzipiell ungenutzt. Das heisst, dass der Antriebsmotor seine volle Leistung, z.B. beim Anfahren, gar nicht bringen kann bzw. bringen muss, wenn der Variator sie nicht verkraften kann.

   Daraus folgt, dass das vom Variator 7 gewandelte maximale Anfahrmoment am Geared-Neutral Punkt von der Motorleistung ziemlich unabhängig ist und in erster Linie von der Variatorleistung abhängt.
Mit der steigenden STGN-Getriebe-Übersetzung bzw. mit der steigenden Fahrzeuggeschwindigkeit steigt auch die Drehmomentkapazität im Variator 7, z.B. im Variator-Overdrive beginnend, und erreicht im Synchronpunkt B ihr Maximum, d. h. im kürzesten Variator-Underdrive.

   Dieses Variatordrehmoment-Maximum liegt im Bereich Start-Split-1 oft über der Motorleistung und bleibt dann ungenutzt.
Beim Anfahren im STGN-Bereich ist eine zu hohe Motordrehzahl zur Kompensation des kleineren Motordrehmoments bzw. des zu kleinen Abtriebsmomentes letztlich kontraproduktiv, da dies eine kürzere Gesamtübersetzung erfordert; genau diese kürzere Gesamtübersetzung aber verhindert eine dynamischere Beschleunigung mit der höheren Drehmomentkapazität im Variator und führt zur so genannten Anfahrschwäche.
Eine Konsequenz aus diesem hier beschriebenen, gar nicht so offensichtlichen Zusammenhang liegt damit erfindungsgemäss im gezielt dosierten Hochdrehen des Motors, damit genau die benötigte Leistung generiert wird.

   Dieser präzise Betrieb des Motors wiederum bringt dem Anfahren erst seine höchste Effizienz und reduziert Treibstoffverbrauch und Immissionen auf ein Minimum.

  

[0029]    Die folgenden Erläuterungen beschreiben, wie im Bereich des Anfahrens die vom Motor M anliegende Leistung zusätzlich zur Variatorwandlung genutzt werden kann. Sinngemäss werden die verschiedenen Möglichkeiten z.B. in der Reihenfolge ihrer Effizienz eingesetzt.

1. Elektro-Enhancement mit E-Wandlung

  

[0030]    Durch einen Power-Split-Betrieb beim STGN-Anfahren, mit einer Aufteilung der anliegenden Motorleistung, kann zusätzliche, also überschüssige, Motorleistung, die der Variator nicht verkraften kann, parallel zur Variator-Wandlung z.B. elektrisch, hydraulisch oder mechanisch gewandelt werden. Die zwei E-Maschinen 15, 16 können einen Teil der Motorantriebsleistung als Bypass, unter Umgehung der Variatorwandlung und unabhängig von der Batterie wandeln und geben damit ein zusätzliches Drehmoment z.B. direkt an die Abtriebswelle 51 ab. Dieses Verfahren wird hier als E-Wandlung bezeichnet.

   Die beiden E-Maschinen 15, 16 haben gerade beim Anfahren mit tiefer Motordrehzahl ihr höchstes Drehmoment und können dadurch im Bereich Start-Split-1 in Fig. 2ideal die beschriebene umgekehrte Drehmomentcharakteristik des Variators 7 kompensieren: Das grösste E-Maschinen-Drehmoment liegt beim Anfahren vor und nimmt danach ab. Das summierte Abtriebsdrehmoment von Variator 7 und zweiter E-Maschine 16 kann dadurch der Zugkrafthyperbel folgen, dem Drehzahl- vs. Drehmoment-Diagramm einer gegebenen Motorleistung. Dank der leichteren Regulierbarkeit der E-Maschinen 15, 16 lässt sich ausserdem mit Hilfe der Antriebssteuerung 9 eine Anfahrcharakteristik erreichen, die sogar den hohen Standard von Hydrowandlern übertrifft, da dieses Getriebe-1 im Gegensatz zu den gängigen Hydrowandlern keine Minimaldrehzahl erfordert.

2. Start-Enhancement mit Gesteuerter Kupplung

  

[0031]    Während der ersten Zeit beim Anfahren kann mit von der Antriebssteuerung 9 dosiert geregeltem Aktivieren bzw. Einkuppeln der Gesteuerten Kupplung 14 im Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 ein weiterer Teil der Motorleistung für den Antrieb genutzt werden. Mit der Kupplung 14 wird dabei zum Beispiel das erste Summandenglied des Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 mit dem zweiten Summandenglied reibend bzw. nur teilweise verbunden, analog einem rutschenden, partiellen Einkuppelvorgang in einem Stufengetriebe. Damit wird das Split-Torque-Getriebe 10 teilweise blockiert und leitet so einen zusätzlichen Teil der Motorleistung direkt von der Split-Torque-Welle 6 in die Abtriebswelle 51 ein. Dieser Vorgang wird hier als Gesteuertes Kuppeln bezeichnet.

  

[0032]    Beim Anfahren kann die Motorleistung bzw. -drehzahl klein gehalten werden, weil der Leistungsbedarf klein ist, entsprechend der Leistung als Produkt aus Anfahr-Drehzahl am Rad x Maximal-Moment von Variatorwandlung und Elektrowandlung. Das Gesteuerte Kuppeln mit der Gesteuerten Kupplung 14 hat zwar einerseits beim Anfahren den kleinsten Wirkungsgrad, verhilft andererseits aber dem Gesamtgetriebe durch die Blockierung des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10 zu einer festen mechanischen Stufe mit höchstem Wirkungsgrad. Dabei wird der Motor M über die Split-Torque-Welle 6 und das Zahnradgetriebe 12/13 direkt mit der Abtriebswelle 51 verbunden, was hier als Fix-Gang 1 bezeichnet wird.

  

[0033]    Die sog. Torque-Multiplication und der Reverse-Wandelbereich des Variators hängen direkt mit der Kombination von Varia-torwandelbereich R und Differenzialfaktor K des Split-Torque-Planetengetriebes 10 zusammen: K = n1/n3, bei n2 = 0; n1, n2, n3 sind die Drehzahlen der einzelnen Glieder des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10.
Mit R > K wird der Split-Torque-Wandelbereich vom Geared-Neutral Punkt (Aktiver Stillstand) aus um einen Rückfahrbereich (Reverse) erweitert, während sich die Torque Multiplication vom Maximum entfernt.

   Mit R = K ergibt sich die höchstmögliche Torque Multiplication, die jedoch nur einen Split-Torque-Bereich mit Anfahren vorwärts aus dem Stillstand, dem Geared-Neutral, erlaubt.
Die E-Maschinen 15, 16 können immer mit zusätzlicher Leistung aus der Batterie 50 betrieben werden und so den Antrieb des Motors M unterstützen, ausser 'während einer maximalen Elektrowandlung im Start-Split-1, wo ein zusätzlicher Leistungsbedarf kaum gegeben ist. Umgekehrt kann immer auch elektrische Leistung aus dem Getriebe abgezweigt bzw. rekuperiert und gespeichert werden.

  

[0034]    Die zweite E-Maschine 16 kann, als nicht dargestellte Variante, im Getriebe-1 wahlweise auch an einer nicht angetriebenen Achse bzw. an nicht mechanisch angetriebenen Rädern wirken, wahlweise mit Radnabenmotoren, und ermöglicht so einen mechanisch-elektrischen Allradantrieb. Mit einem grösseren elektrischen Speicher 50 ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb und ein Brems-Rekuperationsbetrieb möglich. Dabei besteht eine freie Wahl des Elektroanteils: Micro-, Mild-, Voll-Hybridversionen sind entsprechend der Dimension der Batterie 50, der E-Maschinen 15, 16 und des Variators 7 möglich.

   Für die Generierung des Bordstroms bzw. zum Starten des Motors werden neben den beiden E-Maschinen 15, 16 keine weiteren E-Maschinen benötigt.
Mit einer Hybridversion d.h. mit einer grösseren Antriebsbatterie 50 kann zusätzlich zum motorischen Anfahren, auch rein elektrisch mit der zweiten E-Maschine 16 angefahren werden.
In einem stehenden Fahrzeug steht vorzugsweise auch der Motor M still. Beim Druck auf das dem Gaspedal entsprechenden Steuerungsorgan setzt sich das Fahrzeug erfindungsgemäss sofort elektrisch in Bewegung. Beim ausschliesslich elektrischen Anfahren, z.B. nach der Vorwahl eines "EV"-Schalters für rein elektrisches Fahren, sind die Kupplungen 4, 14, 25 geöffnet und erlauben den Zahnradgetrieben 12/13 und 26/27 ein ungehindertes Drehen am Summenglied des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10.

   Wenn der Motor M nicht dreht, stehen auch die Wellen 5, 6, 8 und der Variator 7 still. Bei zusätzlichem Leistungsbedarf, z.B. über die Batterieleistung hinaus, wirkt die erste E-Maschine 15 über die Split-Torque-Welle 6 als Anlasser auf den Motor M. Der Motor wird so parallel zum E-Antrieb gestartet, dreht hoch und wirkt sofort selbst antreibend. Die erste E-Maschine 15 wechselt wahlweise vom E-Motor-Modus in den E-Generator-Modus und wandelt dann sofort die anfallende Leistung vom Verbrennungsmotor M.

  

[0035]    Die Drehzahl des Motors M ist in dieser Konstellation erst kleiner als die Drehzahl der Abtriebswelle 51. Das Zusammenschliessen mit dem Getriebe findet deshalb in einer mittleren Übersetzung, z.B. im Bereich Full-Drive-1 statt. Die Antriebssteuerung 9 regelt kontinuierlich das Übersetzungsverhältnis des Variators 7 zugunsten einer mechanischen Verbindung zwischen Split-Torque-Welle 6 und Abtriebswelle 51 und blockiert schliesslich z.B. das Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 mit der Kupplung 14 ruckfrei und ohne Kuppelverluste. Sofort fliesst die volle Motorleistung mechanisch durch den Variator 7. Das Übersetzungsverhältnis kann dann weiter verändert werden. Die E-Maschinen 15, 16 können nun leer laufen bzw. mit Leistung aus der Batterie 50 betrieben werden.

  

[0036]    Eine weitere Möglichkeit zum Anfahren besteht aus einem Start mit beiden E-Maschinen 15, 16: Die zweite E-Maschine 16 treibt die Abtriebsachse 51 an, während gleichzeitig die erste E-Maschine 15 bei geschlossenen Kupplungen 4, 14 d.h mit blockiertem Split-Torque-Getriebe 10, den Motor M startet. Der Variator 7 dreht locker mit, d.h. ohne Antriebs- bzw. Steuerleistung. Nach kurzer Zeit gibt der Motor selber Leistung ab und unterstützt schon bei sehr tiefen Drehzahlen den Antriebstrang, bestehend aus den fest miteinander verbundenen Wellen 6, 51, beim sog. Fix-Gang 1-Start. Wenn die zwei Wellen 6, 51 mechanisch gekuppelt sind, wird dies hier als Fix-Gang 1 bezeichnet. Dieser Fix-Gang 1 kann in einem konventionellen Stufengetriebe etwa einem 2. Gang entsprechen.

   Sobald der Motor M rund läuft und z.B. der Öldruck für die Scheibenanpressung im Variator 7 aufgebaut ist, kann der Fix-Gang 1 verlassen, in den Bereich Start-Split-1 gewechselt und z.B. mit wählbar steigender Motorleistung gefahren werden. Direkt vom Fix-Gang 1, dem Synchronpunkt B, ausgehend, genügt schon ein reduziertes Scheibendruckniveau von beispielsweise 50%, weil hier bei höchster Leistungsfähigkeit und dank der Torque-Multiplication des Variators 7 mit dem Split-Torque-Getriebe 10 nur ein reduziertes Variator-Eingangsmoment gewandelt werden muss.
Oder es kann in den Bereich Full-Drive-1 gewechselt werden und mit gleich bleibender oder sinkender Motorleistung gefahren werden.

   Umgekehrt kann beim Abbremsen des Fahrzeuges beispielsweise erst der Motor M mit Hilfe der ersten E-Maschine 15 ganz gestoppt werden, während die zweite E-Maschine 16 bei offenen Kupplungen 4, 14, 25 das Fahrzeug beispielsweise langsamer verzögert.
Diese Variante erlaubt es, z.B. bei einem minimal dimensionierten Elektrobereich, dynamisch mit einer relativ kleinen elektrischen Batterie 50 und mit beiden E-Maschinen gleichzeitig anzufahren, ohne vorher den Motor M im Leerlauf bereit zu halten.
Wahlweise kann sinngemäss mit geschaltetem Fix-Gang 2 angefahren werden.

Full-Drive-1

  

[0037]    Beim Synchronpunkt B, am oberen Ende des Bereichs Start-Split-1, wird das Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 mit der Kupplung 14 z.B. dynamisch blockiert, das heisst die Wirkung der Kupplung 14 kann schon vor Erreichen der Synchrondrehzahl der Wellen 8 und 51 beginnen. Beim Blockieren wird der Variator 7 wirkungsmässig überholt und damit lastfrei laufend. Die Antriebssteuerung 9 kann zur Optimierung der Leistungsübertragung im Getriebe die Motordrehzahl anpassen und so z.B. wahlweise verlängert mit dem Fix-Gang 1 fahren.
Im Synchronpunkt B, bzw. nach dem Fahren mit dem Fix-Gang 1, wechselt die Richtung des Leistungsflusses im Variator 7.

3. Elektro-Enhancement im Bereich Full-Drive-1:

  

[0038]    Im Bereich Full-Drive-1 leistet der Variator 7 grundsätzlich die ganze Übertragung der Motorleistung. Die höhere Variator-Belastung ohne den Split-Torque-Modus tritt vorzugsweise in kleineren Zeitanteilen auf. Alternativ kann die Extrembelastung im Variator-Underdrive durch das nachfolgend beschriebene Elektro-Enhancement gemildert werden.
Im kürzesten Underdrive-Bereich des Full-Drive-1 wird vom Variator die höchste Zugkraft des Zugmittels verlangt, was einen sehr hohen bis maximalen Anpressdruck in den Variator-Scheiben erfordert. Dieser geht mit der wachsenden Übersetzung schnell wieder zurück. Im Getriebe sind die beiden E-Maschinen 15, 16 vorhanden, die problemlos die auftretende Höchstbelastung der Antriebsscheiben reduzieren können, indem sie ein weiteres Mal, nach dem Anfahren im Start-Split-1, Antriebsleistung im Bypass am Variator 7 vorbei wandeln.

   Im Gegensatz zur mechanisch klar limitierten Variator-Höchstleistung kann mit den beiden elektrischen Maschinen 15, 16 von der Möglichkeit einer kurzfristigen Überlastung profitiert werden. Wahlweise kann dabei der im Vergleich zur mechanischen Variatorwandlung schlechtere elektrische Wirkungsgrad durch elektrische Leistung aus der Batterie kompensiert werden.
Das Fahren im Variator-Underdrive-Bereich des Bereichs Full-Drive-1 kann verkürzt 'werden, indem die Motordrehzahl abgesenkt und gleichzeitig die Getriebeübersetzung schneller in Richtung Overdrive verstellt wird. Dies ist sinnvoll im Hinblick auf eine möglichst kurze Zeit mit dem Elektro-Enhancement des Variators 7.

Overdrive-Split-1

  

[0039]    Im Bereich des Full-Drive-1 sind die Kupplungen 4, 25 geöffnet und die dritte Kupplung 14 geschlossen, so dass die ganze Motorleistung durch den Variator 7 fliesst, eventuell ohne die Leistung eines Elektro-Enhancements. Mit einer vollständigen Verstellung des Variators 7 durchläuft das Getriebe den ganzen Bereich Full-Drive-1 und erreicht dann den zweiten Synchronpunkt Cl. Sobald die Split-Torque-Welle 6 synchron läuft mit dem Zahnrad 26, das mit dem Zahnrad 27 kämmt, welches wiederum vom Split-Torque-Getriebe 10 angetrieben wird, kann die zweite Kupplung 25, wahlweise reibend oder lastfrei, geschlossen werden. Damit ist die zweite fixe Getriebestufe, hier Fix-Gang 2 genannt, erreicht.

   Nun kann die Split-Torque-Kupplung 14 wieder geöffnet und der zweite Split-Torque-Bereich, der Overdrive-Split-1, für die weitere Getriebeübersetzung genutzt werden.
Mit der abnehmenden Leistung, die hier im Variator rezirkuliert wird, steigt der mechanische Wirkungsgrad zum Maximum in allen drei stufenlosen Übersetzungsbereichen Reverse-Split-l/Start-Split-1, Full-Drive-1, Overdrive-Split-1.
Der Overdrive-Split-l-Bereich wird umso grösser, je kleiner der Faktor K im Split-Torque-Getriebe 9 gewählt wird, analog der Bildung eines Bereichs Reverse-Split-1 als Rückwärts-Verlängerung des Bereichs Start-Split-1.

4. High-Speed-Enhancement zur Erhöhung der Kapazität der maximalen Variator-Leistung beim Übergang von Full-Drive-1 zu Overdrive-Split-1.

  

[0040]    Wenn ein Variator mit der höchsten technisch realisierbaren Leistung den ganzen Full-Drive-Bereich durchfährt, können in seinem Overdrive-Teil am oberen Ende des Full-Drive-1 und zu Beginn des Overdrive-Split-1 unzulässige Vibrationen im Zugmittel auftreten, der sog. Polygoneffekt. Da diese Vibrationen direkt von der Zugmittelgeschwindigkeit abhängen, können sowohl Motordrehzahl als auch das Übersetzungsverhältnis bzw. der Wirkradius der Antriebsscheibe an der Zwischenwelle 5 reduziert werden, um mit der Zugmittelgeschwindigkeit im zulässigen Bereich zu bleiben.
Um eine steigende Geschwindigkeit zu erreichen, kann entweder die Motordrehzahl oder die Variator-Übersetzung erhöht werden oder beides zusammen. Um jedoch innerhalb der Polygoneffekt-Grenzen zu bleiben, kann die Motordrehzahl gesenkt und gleichzeitig die Getriebeübersetzung erhöht werden.

   Die Absenkung der Motordrehzahl ist im Vergleich zur gegenläufigen Erhöhung der Variator-Übersetzung im Quadrat wirksamer, so dass die Zugmittelgeschwindigkeit, die dem Polygoneffekt unterliegt, in ihrem absoluten Wert nicht ansteigen muss. Veränderungen bei den obersten Motordrehzahlen haben meist nur noch relativ kleine Auswirkungen auf die maximale Motorleistung, so dass die Folgen der Drehzahlabsenkung in Kauf genommen werden können.

  

[0041]    Auch während eines sog. High-Speed-Enhancement wird die Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Antriebssteuerung 9 geregelt. Die Motordrehzahl wird abgesenkt von der Maximaldrehzahl mit der Maximalleistung und gleichzeitig gegenläufig mit steigender Variator-Übersetzung hin zum Overdrive-Maximum so gewandelt, dass gerade noch kein Polygoneffekt mit der maximalen Zugmittelgeschwindigkeit auftritt. Während die Motordrehzahl nur wenig sinkt, z.B. auf 85 % der Maximaldrehzahl, wird die Getriebeübersetzung schneller vergrössert, bis im Synchronpunkt Cl der Overdrive-Split-Bereich des Getriebes erreicht ist.

   Danach kann gleichzeitig zur weiter gehenden Geschwindigkeitssteigerung neben der Vergrösserung des Getriebe-Übersetzungs-Verhältnisses auch die Motordrehzahl wieder angehoben werden, weil mit der Wandlung in Richtung Variator-Underdrive der Wirkradiusradius in den Variator-Antriebsscheiben wieder sinkt. Die Differenz zur Maximalleistung während des Speed-Enhancements, die z.B. weniger als 10% der Motorleistung beträgt, kann mit Leistung aus der Batterie kompensiert werden.
Mit dem Wechsel in den Overdrive-Split-1-Bereich steigt der Getriebegesamtwirkungsgrad im stufenlosen Betrieb zu seinem Maximum an.
Im Fix-Gang 2 liegt ein zweites Effizienzmaximum mit fester Getriebe-Übersetzung vor, dank einem weiteren Variator-Override.

  

[0042]    Das High-Speed-Enhancement kann gezielt zur Erhöhung der maximalen Variatorleistung eingesetzt werden, weil in einem Getriebe-1 gemäss Fig. 1das Übersetzungsmaximum nicht wie bei einer einfachen Variator-Anwendung mit dem Variator-Wandelmaximum zusammenfällt. Mit der geeigneten Wahl von Variator-Bereich R, Split-Torque-Getriebe-Faktor K und einer Elektrowandlung zwischen der ersten E-Maschine 15 und der zweiten E-Maschine 16 kann ein breiterer Übersetzungsbereich innerhalb der Polygoneffekt-Grenzen gewählt werden, als dies mit einem einfachen Variator-Getriebe möglich ist.
Sinngemäss zum High-Speed-Enhancement wird die optimale Absenkung der Motordrehzahl beim Anfahren im Start-Split-1 auf das gerade nötige Minimum als Low-Speed-Enhancement bezeichnet.

  

[0043]    Ziel einer sehr langen Overdrive-Split-1-Übersetzung kann die maximale Absenkung der Motordrehzahl sein. Die Motorleistung kann dadurch z.B. schon direkt ab Leerlaufdrehzahl relativ effizient für den Fahrzeugantrieb genutzt werden. Eine solche Drehzahlabsenkung gelingt mit Getriebe-Gesamtwandelbereichen, die grösser sind als z.B. 10. Als Folge können Grundlasten wie die Fahrwiderstände bei Urbanen Geschwindigkeiten, der elektrische Bordverbrauch etc. schon mit einer kleinen Motorleistung, d.h. mit minimaler Motordrehzahl und ohne Lastpunktanhebung abgedeckt werden. Die Lastpunktanhebung, also das künstliche Mehrbelasten des Motors, wird meist mit einer Produktion von Strom erreicht, der in einer Batterie zwischengespeichert wird.

   Nur sinkt mit dieser Zwischenspeicherung die elektrische Effizienz noch weiter und bringt damit kaum mehr eine Verbesserung.
Minimalleistungen können mit gängigen Getriebearten nur durch eine volle E-Wandlung oder den Elektroantrieb in einem Hybridfahrzeug mit umfangreichen Batterien erbracht werden.

  

[0044]    Im Getriebe-1 gemäss Fig. 1in Hybrid-Ausführung, also mit verstärkter Batterie 50, kann der Motor M schon bei tiefen Geschwindigkeiten mechanisch effizient antreiben. Nur kurzfristige Änderungen beim Fahrtwiderstand, z.B. durch Veränderungen in der Topografie oder kleine Beschleunigungen werden durch die Zusatzleistung z.B. mit der zweiten E-Maschine 16, aus der Batterie 50 abgedeckt, so dass Motor M und Variator 7 nicht ständig durch ihre Betriebsbereiche pendeln müssen. Auch kleine Leistungen von Motor M und Batterie 50 können damit addiert und nach Bedarf kombiniert werden.

   Als Nebeneffekt einer langen Getriebeübersetzung, die auch kleine Motorleistungen vom Anfahrbereich bis zum längsten Overdrive abdeckt, kann die Dimension der E-Maschinen 15, 16 klein sein und die Kapazität der Batterie 50 auf einem Minimum gehalten werden, ohne negative Konsequenzen für den Fahrbetrieb. Damit muss die Batterie 50 nur noch die Spitzenleistung liefern, während die Grundleistung vom Motor M effizienter direkt produziert wird.

5. Variator-Enhancement

  

[0045]    Ein Hauptansatzpunkt zur Leistungssteigerung in stufenlosen Getrieben liegt bei der Verbesserung der spezifischen Variatorleistung, beim hier so genannten Variator-Enhancement. Die Reduktion des Variator-Wandelbereichs R spielt dabei eine zentrale Rolle.
Dabei wird mit einer Verringerung des Wandelbereichs R eine Steigerung der Variator-Leistung mit dem Faktor Quadratwurzel aus Standard-R/R erreicht.
Alternativ kann mit der Verringerung des Wandelbereichs ohne Leistungssteigerung eine Variator-Volumenverkleinerung im Verhältnis von z.B.

   R/R Standardgrösse, mit R µ  6,4, in der 1,5ten Potenz stattfinden.
Mehrere, kleinere Variatorbereiche können zu einem insgesamt grösseren Getriebe-Gesamtwandelbereich kombiniert werden, der z.B. auch eine grössere Flexibilität und einen höheren Wirkungsgrad erreicht, als dies mit einer einzigen Variator-Wandlung beim Stand der Technik möglich ist. Zusätzlich lassen sich Variatoren bei kleinem Wandelbereich R mit Doppelketten/Zugmitteln ausrüsten, so dass ihre Wandlerleistung fast verdoppelt wird.

  

[0046]    Getriebe-1 gemäss Fig. 1lassen sich z.B. mit massiv gesteigerten Leistungen, mit kleineren Drehzahldifferenzen, reduzierten Extrembelastungen und unter Umgehung des Polygoneffekts bauen. Die beiden Split-Torque-Bereiche mit den 2 Fix-Gängen vergrössern den ursprünglichen Variator 7- Full-Drive-l-Bereich zu einem breiteren Gesamtwandelbereich mit gleichzeitiger Integration des Anfahrens vorwärts und rückwärts aus dem Stand.

6. Hybrid-Flexibilität-Enhancement:

  

[0047]    Allein mit einer verstärkten Batterie 50, ohne weitere ExtraKomponenten in Form von Hardware, wird aus dem Getriebe ein hochwirksamer Hybridantrieb ohne Einschränkungen.
Dank den beiden E-Maschinen 15, 16 lässt sich immer zwischen den Antriebsquellen Motor M und Batterie 50 die höchste Effizienz ausnutzen. Grundsätzlich bringt die Leistung vom Motor M mit einem Leistungsfluss durch die mechanischen Getriebeteile den höchsten Wirkungsgrad. Der elektrische Antrieb dagegen ist immer sofort einsatzbereit, und kann zusätzlich kinetische und potentielle Energien rekuperieren bzw. speichern.

   Daraus ergibt sich für den Motor M als Hauptaufgabe der mechanische Antrieb und für den Elektrobereich die Aufgabe, die rekuperierte und zwischengespeicherte elektrische Energie möglichst wirkungsvoll zu nutzen.
Oft reichen zum vollständigen Anfahren und Beschleunigen die Leistungsfähigkeiten der E-Maschinen und der Batterie nicht aus, zudem ist meist die hier vorgeschlagene mechanische Wandlung effizienter. Die wirksamste Nutzung für die elektrische Energie bleibt somit in erster Linie die unumgängliche Speisung der Elektroverbraucher und erst zuletzt die Unterstützung der Rollbewegung auf tiefem Leistungsniveau oder/und mit kurzer Einsatzdauer.

  

[0048]    Für den Bereich Reverse-Split-1, das Rückwärtsfahren, kann z.B. auch ein ausschliesslicher Elektro-Antrieb (E-Wandlung ohne mechanische Variator-Unterstützung) gewählt werden. Als Konsequenz einer Verstärkung der Torque-Multiplication in den Bereichen Start-Split-1 und Overdrive-Split-1 wird der mechanische Bereich Reverse-Split-1 wahlweise klein gehalten oder ist gar nicht vorhanden. Der Bereich Reverse-Split-1 kann elektrisch mit der zweiten E-Maschine 16 abgedeckt werden. Dabei kann die E-Maschine 15 bei drehendem Motor M die elektrische Leistung generieren. So ist elektrisches Fahren auch ohne Batterieleistung problemlos möglich.

7. M-Enhancement zur Optimierung des Motor-Mechanik-Bereiches im Gesamtgetriebe:

  

[0049]    Die stufenlose Wandlung bringt eine grosse Flexibilität, die meist mit einer Einbusse beim Wirkungsgrad erkauft werden muss. Dabei werden die bei einer stufenlosen Wandlung in den mechanischen, elektrischen, hydraulischen Wandlern aktiven Komponenten zum Teil erheblich belastet, was unter Umständen zu grosser Erwärmung führen kann. Demgegenüber können direkte Zahnradgetriebe nur je eine definierte Übersetzung bei besserem Wirkungsgrad wandeln.

   Durch die Kombination von stufenlosen Übersetzungen und festen Gängen in praxisgerechter Verteilung lassen sich mit Hilfe einer entsprechenden Antriebssteuerung 9 optimale Betriebsbereiche in einem Feld mit allen Motor-Antrieb-Getriebe-Kombinationen ansteuern und so für ein Gesamtgetriebesystem mit variabler Flexibilität beste Wirkungsgrade erreichen.
Mit einem oder mehreren optionalen, frei wählbaren direkten Getrieben, bestehend aus einem siebenten Zahnrad 42, welches fest mit der Split-Torque-Welle 6 verbunden ist und einem achten Zahnrad 43, das mit Hilfe einer vierten Kupplung 44 mit der Variatorwelle 8 einkuppelbar ist, kann der Variator 7 bei einem festen Übersetzungsverhältnis überbrückt werden.

   Analog zum Vorgang beim Erreichen eines Synchronpunktes wird das hier so genannte Direktgetriebe 42/43 beim Erreichen seines festen Übersetzungverhältnisses mit der Kupplung 44 lastfrei eingekuppelt. Dank der Abfolge von mehreren Variatorbereichen im Gesamtgetriebe kann ein hier beschriebener Direktgang ebenfalls mehrmals genutzt werden. Wahlweise kann die vierte Kupplung 44 als Zahnkupplung, als Schaltgetriebe oder als gesteuerte Kupplung ausgeführt sein.

  

[0050]    In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel als erfindungsgemässes Getriebe-2 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich besonders für die Wandlung hoher mechanischer Leistungen. Die aus Fig. 1 übernommenen E-Maschinen 15, 16 hingegen sind vorzugsweise für kleinere elektrische Leistungen ausgelegt.

  

[0051]    Wenn bei der Auswahl für ein Getriebe-1 gemäss Fig. 1
die Motorleistung über dem Leistungsbereich des Variators liegt,
der mechanische Reverse-Bereich wegen R >= K zu schwach ist oder wegfällt,
ein klein ausgelegter elektrischer Leistungsbereich nicht für den Anfahrbetrieb genügt,
mit hoher Leistung sehr dosiert angefahren werden soll (wie z.B. mit einem Hydrowandler),
ein hoher Anfahrwandler- bzw. Getriebewirkungsgrad erreicht werden soll,erfüllt das Getriebe-2 gemäss Fig. 3diese Anforderungen, ohne auf die im Ausführungsbeispiel Getriebe-1 nach Fig. 1beschriebenen Möglichkeiten zu verzichten.

  

[0052]    Durch die Erweiterung mit einem sog. Power-Multiplication-Planetengetriebe 20 und einer Inversions-Bremse 35 kann die Getriebeleistung signifikant angehoben, ein erweiterter mechanischer Reverse-Bereich mit hohem Drehmoment dargestellt und der Anteil der elektrischen Leistung reduziert werden. Die Option eines frei wählbaren elektro-hybriden Bereichs mit einer stärkeren Traktionsbatterie 50 bleibt dabei ebenso voll erhalten, wie die Wahl von beispielsweise vier Direktgängen mit einem direkten Getriebe 42/43.

  

[0053]    Das Power-Multiplication-Getriebe 20 ist ein summierendes Planeten-Getriebe, das die Leistungen von der Split-Torque-Welle 6 und von einer Planetenwelle 11 zusammenführt und in die Abtriebswelle 51 einleitet. Voraussetzung, um mit der Abtriebswelle 51 vom Aktiven Stillstand aus anfahren zu können, ist die Möglichkeit einer Drehbewegung an einem der Summandenglieder des Power-Multiplication-Getriebes 20 auch in der negativen Richtung; nur eine negativ drehende Ableitung der Motorleistung kann den immer positiv drehenden Motor-Antrieb des anderen Summandengliedes kompensieren, so dass ein Abtrieb Null resultiert.

   Dies wird im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 erreicht mit dem Einbau eines sogenannten Kern-Getriebes-1 nach Fig. 1, das einen kontinuierlichen Übergang vom Reverse- zum Vorwärts-Wandelbereich mitbringt.
Im Kern-Getriebe-1 nach Fig. 1muss für das Erreichen des Geared-Neutral-Punkts ein Variator 7-Wandelbereich R grösser als der Split-Torque-Planeten-Getriebefaktor K, d.h. R > K gewählt werden. Sonst müsste mitten im Anfahrbereich gemäss Fig. 3 eine Variator-Umschaltung, hier Variator-Inversion genannt, ausgeführt werden, was zu einem Unterbruch im Antrieb führen würde.
Mit einer sog. Inversions-Bremse 35 z. B. am Getriebe 26/27 oder am Summenglied kann das Summenglied im Split-Torque-Getriebe 10 gestoppt und festgehalten werden.

   Damit wird bei geöffneter Kupplung 14 der Drehsinn der Bewegung aus dem Variator 7 für die Planetenwelle 11 umgekehrt bzw. invertiert und der Getriebebereich mit einem starken mechanischen Bereich Reverse-Split-2 erweitert. Direkt am Geared-Neutral-Punkt A2 gemäss Fig. 4 liegt nun der Underdrive-Bereich des Variators 7 an zum stufenlosen rückwärts Fahren.
Mit einem Power-Multiplication-Getriebe 20 kann die Gesamt-Getriebeleistung bei gleichbleibender Leistung des Variators 7 gesteigert werden. Der Gesamt-Wandelbereich von Getriebe-1 wird in Getriebe-2 mit dem genannten Getriebe 20 reduziert und gleichzeitig mit einem neuen Bereich Reverse-Split-2 wieder erweitert.

  

[0054]    Das zugehörige Betriebsverfahren dieses Getriebes-2 nach Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt und nachfolgend beschrieben:
Die Motorantriebsleistung liegt sinngemäss auch in diesem Getriebe im primären Leistungsstrang an der Split-Torque-Welle 6 oder an der Zwischenwelle 5 vor und wird von da aus aufgeteilt. Das heisst, dass auch hier der Motor M die Split-Torque-Welle 6 antreibt. Zusätzlich zum Getriebe-1 gemäss Fig. 1ist hier ein Power-Multiplication-Planeten-Getriebe 20 mit einem Summandenglied fest mit der Split-Torque-Welle 6 verbunden. Ein zweites Summandenglied des Power-Multiplication-Planeten-Getriebes 20 ist über eine Planetenwelle 11 mit dem Differenzglied (Abtrieb) des Split-Torque-Planeten-Getriebes 10 fest verbunden.

   Dadurch werden alle Abtriebsbewegungen der Planetenwelle 11, die vom ersten Ausführungsbeispiel Getriebe-1 her bekannt sind, in diesem Getriebe-2 zusammen mit einem direkten Antrieb von der Split-Torque-Welle 6 kommend im Power-Multiplication-Planeten-Getriebe 20 neu kombiniert, was als Power-Multiplication bezeichnet wird. Die aus Fig. 1 bekannten Bereiche Reverse-Split-l/Start-Split-1, Full-Drive-1, Overdrive-Split-1 werden durch die Kombination von Getriebe-1 nach Fig. 1 mit dem Power-Multiplication-Planeten-Getriebe 20 im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 neu zu den Bereichen Start-Split-2, Full-Drive-2, Overdrive-Split-2, wobei hier die 2 immer für die Kardinalzahl des Ausführungsbeispiels Getriebe-2 gemäss Fig. 3steht.

   Ein neu geschaffener Bereich Reverse-Split-2 kommt zusätzlich dazu.
Anhand von Fig. 3 wird nachfolgend die erfindungsgemässe Funktion des Getriebes-2 beschrieben. Das Wellendiagramm gemäss Fig. 4 stellt die relativen Drehzahlen vs. Getriebewandlung dar.

  

[0055]    Im Aktiven Stillstand mit laufendem Motor M ist z.B. der Bereich Start-Split-2 eingeschaltet, das heisst, der Variator 7 dreht in seiner maximalen Overdrive-Stellung, die Split-Torque-Welle 6 ist über die Kupplung 4 mit dem Split-Torque-Getriebe 10 verbunden, die Kupplungen 14, 25 sind offen. Sobald der Variator 7 in Richtung seines Underdrive, d.h. im Sinn einer Vorwärtsbeschleunigung, verstellt wird, bewegt sich das Fahrzeug vorwärts. Das Fahrzeug kann mit einer E-Wandlung zwischen den E-Maschinen 15 und 16 zusätzlich beschleunigt werden, um die prinzipielle Overdrive-Schwäche beim Anfahren in der Wandlung von Variator 7 zu kompensieren. Ausserdem wird das Fahrzeug noch stärker vorwärts beschleunigt, wenn die Split-Torque-Kupplung 14 in ihrer Funktion als Gesteuerte Kupplung aktiviert wird.

  

[0056]    Soll das Fahrzeug rückwärts anfahren, wird erst die Kupplung 4 geöffnet, danach der Variator 7 von maximalem Overdrive zu minimalem Underdrive verstellt, was hier als Variator-Inversion bezeichnet wird. Zuletzt wird z. B. das Zahnradgetriebe 12/13, das Zahnradgetriebe 26/27 oder das Summenglied des Getriebes 10 mit einer Inversionsbremse 35 vollständig gestoppt und festgehalten. Das Fahrzeug steht dabei vorzugsweise still (bzw. kann mit Hilfe der Fahrzeugbremsen gebremst werden). Danach kann der Variator 7 wieder in Richtung seines Overdrive, d.h. im Sinn einer Rückwärtsbeschleunigung, verstellt werden. Die Variatorwelle 8 wird beschleunigt, diese Bewegung wird durch das gestoppte Summenglied im Split-Torque-Getriebes 10 umgedreht und das Fahrzeug setzt sich genau dosiert rückwärts in Bewegung.

   Zusätzlich kann auch eine E-Wandlung rückwärts erfolgen.
Auch dann, wenn im Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 das Zahnradgetriebe 12/13 bzw. das Zahnradgetriebe 26/27 still steht, wird die Leistung von der Variator-Welle 8 auf die Planetenwelle 11 gewandelt, das heisst mit einem auf das Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 bezogenen Faktor multipliziert, als sog. Torque-Multiplication. Zusätzlich wird der Drehsinn im Split-Torque-Planeten-Getriebe 10 in die Gegenrichtung gekehrt, das heisst invertiert; die Planetenwelle 11 wird dadurch rückwärts angetrieben, womit die Energieerhaltung im Planetengetriebe 10 gewahrt bleibt.

   Der Bereich Reverse-Split-2 funktioniert analog zu den anderen Split-Bereichen in Fig. 1und Fig. 3 und unterscheidet sich nur bei der Drehzahl des Summengliedes des Split-Torque-Getriebes 10, die hier Null ist; Null ist damit auch die über das Summenglied zugeführte Leistung. Ein besonderer Vorteil ist im Reverse-Split-2, dass der drehmomentstarke Variator-Underdrive gerade beim Geared Neutral-Punkt anliegt und damit das höchste mechanische Anfahrmoment vom Aktiven Stillstand aus rückwärts stufenlos wandeln kann.

  

[0057]    Mit der wahlweise im primären Antriebsstrang auf der Split-Torque-Welle 6 oder auf der Zwischenwelle 5 sitzenden ersten E-Maschine 15 und der im sekundären Antriebsstrang nun auf der Planetenwelle 11 sitzenden zweiten E-Maschine 16 kann zusätzlich eine E-Wandlung durchgeführt werden, die ebenfalls durch die Power-Multiplication im Planeten-Getriebe 20 verstärkt bzw. multipliziert wird.

   Der Betrag des mechanischen Leistungsflusses direkt durch die Split-Torque-Welle 6 wird auch beim Zuführen von Leistung aus der Batterie 50 in die E-Maschine 16 erhöht, so dass die Drehmoment-Balance im Power-Multiplication-Getriebe 20 immer erhalten bleibt.
Aus mechanischen Gründen werden auch im summierenden Power-Multiplication-Planetengetriebe 20 immer beide Summanden-Glieder von Drehmomenten angetrieben, die den Planetengetriebefaktoren K, [K-1], 1 entsprechen, um im Gleichgewicht mit dem Drehmoment am Abtriebstrang 51 mit dem Faktor K zu stehen. Das wird dadurch erreicht, dass der Variator 7 im erforderlichen Mass über das Zahnradgetriebe 2/3 an der Split-Torque-Welle 6 ein Teil-Drehmoment bzw. eine Teil-Leistung abzweigt oder einspeist.

   Der Variator 7 wandelt diese Teil-Leistung nach Bedarf und steuert so den Leistungsfluss zwischen Split-Torque-Welle 6 und Planetenwelle 11.
Primär werden beide Summandenglieder des Power-Multiplication-Planeten-Getriebes 20 von der gleichen Split-Torque-Welle 6 angetrieben. Ein Teil der Drehmomente bzw. der Motorleistung wird über zwei Äste, erstens den Variator 7 und zweitens über das Zahnradgetriebe 12/13 bzw. das Zahnradgetriebe 26/27 abgezweigt (Split-Torque). Bei der Überbrückung des Variators 7 mit direkten Gängen fliesst ein Teil der Leistung von der Split-Torque-Welle 6 über das eingekuppelte Getriebe 42/43 ebenfalls in die Variatorwelle 8. Ein dritter Ast führt von der Split-Torque-Welle 6 direkt in ein Summandenglied des Power-Multiplication-Getriebe 20.

   Nur der erste dieser Leistungs-Zweige wird im Variator 7 gewandelt und im Split-Torque-Getriebe 10 vom fixen zweiten Zweig der Getriebe 12/13 bzw. 26/27 verstärkt. Nach dieser Wandlung mit Variator 7/Split-Torque-Getriebe 10 wird die nun vereinigte Teilleistung bzw. die nach dem Variator 7 verstärkte Steuerleistung mit Hilfe des Power-Multiplication-Getriebe 20 wieder mit dem dritten Ast, der Split-Torque-Welle 6, zusammengeführt und dadurch zur gewünschten Dreh-zahl-/Drehmoment-Kombination als Leistung an der Abtriebswelle 51 gewandelt. Die Drehzahl der Planetenwelle 11 und die Drehzahl der Split-Torque-Welle 6 mit den dazu gehörenden Drehmomenten umfassen zusammen einen Gesamt-Drehzahlbereich, der durch das Power-Multiplication-Getriebe 20. in dem Mass reduziert wird, als das Drehmoment erhöht wird.

   Zwischen den Summandengliedern des Power-Multiplication-Getriebes 20 besteht immer ein dynamisches Momentengleichgewicht, das ausschliesslich durch die Regelung des Variatordrehmoments, bei zusätzlicher E-Wandlung auch durch die Regelung des Drehmoments der E-Maschine 16 auf der Planetenwelle 11 erzeugt, gehalten bzw. verändert wird.
Das Power-Multiplication-Getriebe 20 funktioniert als leistungssummierendes mechanisches Element, das den Anteil der Variator 7-Leistung in Bezug auf die Gesamt-Getriebe-Leistung reduziert bzw. optimiert. Die Bezeichnung Power-Multiplication-Getriebe bezieht sich damit insbesondere auf die Erhöhung der spezifischen Variator 7-Leistung, die oft als limitierender Faktor in stufenlosen Getrieben auftritt. Gleichzeitig wirkt das Power-Multiplication-Getriebe 20 als Drehzahl-Reduktionsstufe, noch vor z.B. einem Achsdifferenzial.

  

[0058]    Mit einer parallel-seriellen Kombination von Kern-Getriebe-1 (also nach dem ersten Ausführungsbeispiel) und Power-Multiplication-Getriebe 20 kann am unteren Ende des Start-Split-1 nach Fig. 2, am Ende des Bereichs Reverse-Split-1 im ersten Ausführungsbeispiel bzw. am Ende des Variatorbereichs, ein neuer Geared-Neutral-Punkt genutzt werden, der mit A2 bezeichnet wird. Das Getriebe 22/23, der Variatorbereich R, das Split-Torque-Getriebe 10 und das Power-Multiplication-Getriebe 20 werden entsprechend dimensioniert. A2 liegt im Drehzahl vs. Getriebe-Übersetzungs-Diagramm gemäss Fig. 4links von A1, dem Geared Neutral-Punkt von Getriebe-1 in Fig. 2.
Mit einem zusätzlichen Bereich Reverse-Split-2 vergrössert sich der ganze Wandelbereich.

   Weil sich der neue Synchron-Punkt A2, in dem die Abtriebswelle 51 still steht, links von Al befindet, verändert sich auch ein Drehzahl vs. Drehmoment-Diagramm mit der Darstellung der Zugkrafthyperbel im Getriebe-2, gemäss Fig. 3. Die Zugkrafthyperbel des ersten Ausführungsbeispiels, die für das Kern-Getriebe-1 dargestellt werden kann, wird im Ausführungsbeispiel Getriebe-2 dank dem Zusammenwirken mit dem Power-Multiplication-Getriebe 20 angehoben, weil ein zweiter Ast neben dem Variator 7 Ast eine zusätzliche Teil-Leistung zur Abtriebswelle 51 führt. Mit der Integration des Bereichs Reverse-1 verschiebt sich zusätzlich der Geared-Neutral-Nullpunkt Al mit dem Getriebe-1, zu A2 mit dem Getriebe-2.

   Dadurch wird die Zugkrafthyperbel mit einem Getriebe-2 einerseits angehoben, wie oben beschrieben, andererseits wird ihr Ordinaten-Nullpunkt von Al zu A2, bzw. in einer Darstellung nach links verschoben (nicht gezeigt), so dass die Zugkrafthyperbel im einem Getriebe-2 breiter und flacher wird. Anders ausgedrückt: Mit der Integration des Bereichs Reverse-1 wird der Gesamtwandel-Bereich im Getriebe-2 breiter und damit werden die relativen Veränderungen kleiner bzw. flacher. Das hat zur Folge, dass nun die Variator 7-Drehmomente im Bereich Start-Split-2 im Vergleich zu Start-Split-1 weniger stark ansteigen als die benötigten Variator 7-Drehmomente im Bereich Overdrive-Split-2, obwohl die Zugkrafthyperbel-2 allgemein angehoben wird, bzw. dass die Gesamtleistung bei einer Power-Multiplication mit einem sog.

   Power-Multiplication-Faktor gesteigert wird.
Das bedeutet technisch, dass der Variator 7 in Fig. 4, im Bereich Full-Drive-2 ein im Vergleich zum Overdrive-Drehmoment nicht mehr so stark gestiegenes Underdrive-Drehmoment wandeln muss wie im Bereich Full-Drive-1. Das bedeutet auch, dass der gleiche Variator 7 im Getriebe-2 insgesamt eine höhere Motor-Leistung wandeln kann, dank eines sog. Torque-Enhancement im Variator 7. Beim Torque-Enhancement wird das ganze technische Variatorpotenzial genutzt, statt nur eine Leistung als konstantes Produkt (Drehzahl mal Drehmoment) über den ganzen Bereich gewandelt.

   Die Leistung des Gesamtgetriebes kann mit dem Power-Multiplication-Getriebe 20 in Relation zur Nullpunktverschiebung (B-A2/B-A1) und in Relation zum Faktor des Torque-Enhancement, d.h. der Erhöhung des Variator-Maximal-Drehmoments im Bereich der Full-Drive-2 (Variator 7)-1:1 Übersetzung, gesteigert werden. Die Reduktion der Abtriebsdrehzahl der Welle 51 wird mit der Wahl des Power-Multiplikation-Faktors bestimmt, der unter anderem vom Getriebe 22/23 und vom Power-Multiplication-Getriebe 20 abhängt. Die Wandlerleistung des Variators 7 wird bei Motor-Maximalleistung im Bereich des nun Start-Split-2 genannten und im Underdrive des nun Full-Drive-2 genannten Bereiches gesenkt bzw. im Leistungsbedarf gleich gehalten und nur im Bereich des Variator 7-Overdrive im Bereich Full-Drive-2 bzw. im Bereich Overdrive-Split-2 erhöht.

   Das schöpft ohne weiteren technischen Aufwand ganz einfach das Potential eines gängigen mechanischen Variators besser aus. Die Gesamtleistung im Getriebe-2 kann somit angehoben werden, ohne dass einzelne Getriebekomponenten verstärkt werden müssen. Die relativen Leistungsanteile der beiden E-Maschinen 15, 16 können zudem ohne Verschlechterung ihrer Wirkung im Vergleich zu Getriebe-1 reduziert werden.

Elektrisches Anfahren im Modus "Hybrid":

  

[0059]    Bei entsprechender Dimensionierung der E-Maschinen 15, 16 und der Batterie 50 kann bei stehendem Motor M auch rein elektrisch angefahren werden. Wenn die Split-Torque-Welle 6 mit dem Motor M still steht und alle Kupplungen 4, 14, 25 und die Inversionsbremse 35 geöffnet sind, kann die E-Maschine 16 das Power-Multiplication-Getriebe 20 allein antreiben. Das Power-Multiplication-Getriebe 20 wirkt bei still stehender Split-Torque-Welle 6 als Standgetriebe mit einem Multiplikationsfaktor, der zusammen mit dem Zahnrad-Getriebe 22/23 das Anfahrmoment der E-Maschine 16 verstärken kann.

   Zusätzlich zum Widerstand des stehenden Motors M kann wahlweise die Direktkupplung 44 eingekuppelt werden oder die E-Maschine 15 mit einem entsprechenden Drehmoment als Bremse wirken oder als dynamische Steuerung des Stillstandes der Split-Torque-Welle 6.
Unabhängig davon, bzw. gleichzeitig mit dem Anfahren des Fahrzeugs, kann auch der Motor M mit der ersten E-Maschine 15 gestartet werden. Die Antriebssteuerung 9 übernimmt dabei die Kontrolle des Gleichgewichts im Power-Multiplication-Getriebe 20 und steuert mit der Kupplung 4 oder 14 oder 25, oder einer Kombination von ihnen, der Stellung des Variators 7 sowie den Drehzahlen der beiden E-Maschinen 15, 16 und des Motors M den sanften, ruckfreien Getriebezusammenschluss an. Der Variator 7 dreht dabei ohne Leistungstransfer mit, nur von der Zwischenwelle 5 und von der Variator-Welle 8 angetrieben.

   Der angesteuerte Zusammenschlusspunkt kann sich kontinuierlich bei offenen Kupplungen 4, 14, 25 und einer aktivierten Verstellung des Variators 7 verschieben, z.B. in den Übersetzungs-Bereich Full-Drive-2. So früh wie möglich, ev. schon vor dem Zusammenschluss, kann die Split-Torque-Kupplung 14 dynamisch geschlossen werden; dadurch wird das Gesamtgetriebe sofort mechanisch über den Variator 7 betrieben bzw. gesteuert. Die beiden E-Maschinen 15, 16 können sodann nach Bedarf von der Antriebs-Start-Leistung zurückgefahren werden oder zur Unterstützung weiter betrieben werden.

  

[0060]    Kombiniertes Starten des Motors M und Anfahren mit beiden E-Maschinen 15, 16, beispielsweise im Modus "Hybrid":
Zum Starten des Motors und zum Anfahren mit dem Fahrzeug mit Hilfe der beiden E-Maschinen 15, 16 kann mit dem blockierten Split-Torque-Getriebe 10, im geschalteten Fix-Gang 1 prinzipiell ohne Unterstützung durch den Variator 7 sofort losgefahren werden. Sobald der Motor selber Leistung abgibt und z.B. der Öldruck im Variator 7 aufgebaut ist, kann, von der Antriebssteuerung 9 geregelt, der Fix-Gang 1 verlassen und stufenlos gefahren werden. Die beiden E-Maschinen 15, 16 können beim Anfahren ihr höchstes Drehmoment liefern und kompensieren damit die längere Übersetzung im Fix-Gang 1 im Vergleich zu kürzeren Untersetzungen mit der stufenlosen mechanischen Wandlung.

  

[0061]    Das Fahrzeug wird in der Hybrid-Ausführung wahlweise mit den beiden E-Maschinen gebremst, zur Rekuperation der elektrischen Leistung in der Batterie 50, in geschaltetem Fix-Gang 1 und/oder Fix-Gang 2, beispielsweise mit Schubabschaltung im Motor M.

  

[0062]    Zum Festbremsen des Fahrzeuges sowohl im mechanischen Variator-Modus "Normal" als auch im Hybrid-Modus "Hybrid" sind die Kupplungen 4, 14 eingekuppelt, mit der Stellung des Variators 7 zur Übersetzung des Aktiven Stillstandes in "Normal" bzw. zur Übersetzung des Fix-Ganges 1 in "Hybrid".
Zur Sicherung der wahlweise reibschlüssigen Kupplung 14 bzw. zum total Blockieren von Motor und Getriebe kann die Kupplung 25 als Zahnkupplung eingekuppelt werden oder gegebenenfalls das Ganggetriebe 26/27 als Schaltgetriebe eingeschaltet werden.
Soll bei Motorstillstand und Fahrzeugstillstand der Fahrmodus "Normal" zu "Hybrid" gewechselt werden, so kann der Variator 7 bei wahlweise gebremstem Fahrzeug, mit geöffneten Kupplungen 4, 14, 25 und gelöster Bremse 35 in kürzester Zeit beim Losfahren mit beiden E-Maschinen 15, 16 -seine Übersetzung lastfrei bzw.

   ohne Scheibenanpressdruck so ändern, dass die beiden Kupplungen 4, 14 zum Fix-Gang 1 geschlossen werden können.
Soll bei Motorstillstand und Fahrzeugstillstand der Fahrmodus "Hybrid" zu "Normal" gewechselt werden, so kann der Variator, bei gebremstem Fahrzeug, geöffneten Kupplungen 4, 14, 25 und gelöster Bremse 35, in kürzester Zeit beim Starten des Motors M mit der ersten E-Maschine 15 seine Übersetzung so ändern, dass die Kupplung 4 zum Aktiven Stillstand geschaltet wird und damit anfahrbereit ist.
Der Modus "EV" für elektrisch fahren kann immer über die Antriebssteuerung 9 geschaltet werden, indem alle Kupplungen 4, 14, 25 gelöst werden und die Bremse 35 geöffnet bleibt, wobei der allenfalls noch drehende Motor M mit der ersten E-Maschine 15 gebremst und angehalten wird, bzw. von der Kupplung 44 blockiert wird.
Im hohen Leistungsbereich, z.B.

   in Lastkraftwagen, Arbeitsmaschinen, Lokomotiven usw. müssen aufwendige Getriebe zum Anfahren und zur Wandlung der sehr hohen Motor-Leistungen eingesetzt werden. Meist bestehen diese Getriebe aus hydraulischen Wandlern, dieselelektrischer Transformation, Zahnrad-Stufen-Übersetzungen etc., die die Motorleistung oft in einzelne Leistungsstränge aufgeteilt zur Antriebsachse bringen. In dieser hohen Leistungsklasse haben insbesondere die Treibstoffeffizienz sowie eine sichere und bequeme Anwendung sehr hohe Priorität. Mit Hilfe der gängigen Stufen-Getriebe ist das Anfahren mit schweren Lasten aber weder effizient noch wirklich bequem, wird es doch von den Gang- bzw. Bereichswechseln immer wieder unterbrochen. Die vielen Schaltvorgänge brauchen Zeit, obwohl sie meist automatisiert sind.

   Dabei kann die grundsätzlich vorhandene Motorleistung durch die beim Schalten notwendige Drehzahlabsenkung meist nicht voll genutzt werden. Die unumgängliche Anfahrkupplung sowie die vielen Zahnradpaare steigern das Getriebegewicht und verringern damit die Nutzlast.

  

[0063]    Das hier beschriebene Getriebe verbindet die Vorteile und Sicherheit eines Getriebes mit abgestuften Gängen mit dem dynamischen Potential eines stufenlosen Variator-Getriebes mit der wahlweise durchgehend vollen Leistung ohne Unterbruch. Obwohl hier auf hydrodynamische Wandler zum Anfahren ebenso verzichtet wird, wie auf andere spezifischen Anfahrhilfen, übertrifft die Gesamtleistung des Ausführungsbeispiels Getriebe-3 in allen Fahrbereichen, einschliesslich des Anfahrens, die Wandlerqualität anderer Getriebekonzepte auch in dieser hohen Leistungsklasse.
Neben einem weiten, stufenlosen Wandelbereich kann wahlweise in echten, hocheffizienten festen Gängen gefahren werden.

   Für die Schaltung im Getriebe-3 genügen für sieben mechanisch fixe Gänge mit einem speziellen Aktiven-Stillstand-Modus zwischen den sechs Stufenlos-Bereichen fünf Schaltelemente (Kupplungen, Bremse), vier Zahnrad-Stufengetriebe, drei Planetengetriebe, zwei Elektromaschinen und ein gängiger mechanischer Variator. Das Getriebe-3 deckt damit grössere stufenlose Leistungs- und Wandelbereiche ab, als dies die meisten gängigen Stufengetriebe können. Zusätzlich laufen die auftretenden höchsten Drehmomente meist aufgeteilt auf mehrere Zahnradpaarungen parallel und werden erst wieder im Umlauf-Getriebe eines Power-Multiplication-Planeten-Getriebes 20 zusammengeführt. Die im Wandelbereich verteilten sieben festen Stufen können als effiziente Variator-Overrides wie die Gänge in konventionellen Stufengetrieben genutzt werden.

   Wahlweise können mit zusätzlichen Zahnradgetrieben zusätzliche Direktgänge zum Überbrücken der Variatorleistung dargestellt werden.

  

[0064]    Eine singulare Anwendungsmöglichkeit des Getriebe-3 bietet ein Aktiver-Stillstand-Modus, der sogenannte Fix-Gang X. Ein mechanisch direkt wirkender Geared-Neutral-Gang hält dabei ein Fahrzeug, unabhängig von der Motordrehzahl und unabhängig von der Variatorleistung, absolut unbewegbar im Aktiven Stillstand, also mit drehendem Motor äusserlich gestoppt. Auch wenn ein Fahrzeug mit dem Fix-Gang X parkiert ist, kann der Motor M unabhängig davon still stehen bzw. mit den vorhandenen E-Maschinen 15, 16 gestartet werden und leer drehen. Für den spezifischen Einsatz heisst das, dass z.

   B. in Arbeitsmaschinen auch andere Leistungszweige wie Generator, Hydraulikmotor etc. immer nach Bedarf mit der genauen Motorleistung auch bei sich ändernder Motordrehzahl versorgt werden können, völlig unabhängig vom eigentlichen Fahrbetrieb einschliesslich Fahrzeug-Stillstand.
Zur vollständigen Blockierung von Motor, Getriebe und Variator kann zusätzlich zum Fix-Gang X wahlweise das Inverter-Getriebe 30 oder das Direktgetriebe 42/43 in die Split-Torque-Welle 6 eingekuppelt werden.

   Dazu wird die Kupplung 36 oder die Kupplung 44 im Stillstand geschaltet, eventuell mit Unterstützung einer E-Maschine.
Zur Sicherheit im Getriebe-3 ist immer mindestens eine Kupplung ohne Verzögerung zum Freilauf freischaltbar.
Damit sind mit dem Getriebe-3 zwischen dem Motor M und der Abtriebsachse 51 alle praktisch sinnvollen Kombinationen von Drehbewegungen vorwärts, rückwärts, sowie Stillstand und Freilauf zulässig.
Mit einem dritten Planetengetriebe gemäss Fig. 5, hier Inverter-Getriebe 30 genannt, können die Ausführungsbeispiele Getriebe-1 bzw. Getriebe-2 zum Ausführungsbeispiel Getriebe-3 erweitert und gestärkt werden.

   Da im Getriebe-2 zur Darstellung eines Reverse-Bereichs die Wahl des Variatorbereichs R bzw. des Split-Torque-Planeten-Getriebefaktors K eingeschränkt ist - die Bedingung ist ja R > K -, kann im ersten Bereich Start-Split-2 gemäss Fig. 4das Drehmoment der Kombination Variator x Split-Torque-Planeten-Getriebe nicht auf den maximalen Wert bei R = K gesteigert werden, ohne den Motorantrieb im Start-Split-2-Bereich zu unterbrechen. Mit einem Inverter-Getriebe 30 kann der Geared-Neutral-Punkt des Kern-Getriebe-1 (hier mit R = K) als zusätzlicher Drehpunkt für den Variator 7 im Bereich Start-Split-3 genutzt werden. Wenn hier ein Endpunkt der Variator 7-Verstellung platziert wird, kann mit dem Inverter-Getriebe 30 sowohl der Drehsinn als auch der Faktor der Torque-Multiplication von der Planetenwelle 11 zu einer Inverter-Welle 31 verändert werden.

   Dadurch kann z.B. das Drehmoment im Bereich Start-Split-3 weiter gestärkt werden, ohne den Antrieb zu unterbrechen. Wie noch zu erläutern ist, wird dank dem Inverter-Getriebe 30 auch der Bereich Overdrive-Split-2 gemäss Fig. 4 zusätzlich nochmals da erweitert, wo das Effizienz-Maximum aller Stufenlos-Getriebe-Bereiche liegt.
Im Ausführungsbeispiel Getriebe-3 liegt nun am Geared-Neutral-Punkt A2, im Fix-Gang X, wahlweise auch das absolut höchste mechanische Drehmoment als Abtrieb an.

  

[0065]    Erfindungsgemäss wird das Problem der Reduktion von Drehzahldifferenzen zwischen zwei Wellen bzw. das Problem des mechanischen Kuppelns von zwei unabhängig drehenden Wellen mit einer Drehzahl/Drehmoment-Transformation im sog. Aktiven Stillstand überwunden. Das Getriebe-3 wandelt auch sehr hohe Leistungen kontinuierlich fliessend und ohne Unterbruch in seinem Geared-Neutral-Punkt zwischen den beiden Bewegungsrichtungen vorwärts und rückwärts, mit dem sog. Fix-Gang X als einem mechanisch paradoxen Getriebe-Gang: durch seine Null-Bewegung ohne Leistungsbedarf - gleichzeitig mit höchstem mechanischen Drehmomentpotenzial bereit zum Anfahren. Eine Variator 7-Optimierung, mit dem sog. Variator-Enhancement, wird durch die Wahl des kleinstmöglichen Variatorbereichs R erreicht (z.B. R <= 3).

   Die gegenläufige Dynamik, dass die Variatorleistung mit der zunehmenden Variator-Wandelbreite abnimmt bzw. umgekehrt, wird damit erfüllt. Dabei kann ein Doppelzugmittel die Variatorleistung weiter erhöhen.

  

[0066]    Im Getriebe-3 wird der gleiche Variator-Wandelbereich gemäss Fig. 6 sechs Mal hintereinander eingesetzt.
Mit einer alternierenden, stufenlosen Abfolge von sog. Full-Variator-Bereichen mit Variator-Verstellungen von Underdrive zu Overdrive und sog. Split-Torque-Bereichen mit Variatorverstellungen von Overdrive zu Underdrive kann eine massive, stufenweise Bereichserweiterung erreicht werden. Mit Hilfe einer Kombination von Planeten-Getrieben zur Drehzahlreduktion-/Drehmomenterhöhung bzw. zur Overdrive-Vergrösserung sowie zur sog. Variator 7-Power-Multiplication kann erreicht werden, dass die Zugkrafthyperbel, d.h. das Drehzahl vs. Drehmoment-Diagramm des antreibenden Motors, ganz vom stufenlosen Wirkungsbereich des gesamten Getriebe-3 abgedeckt wird.

   Dazu werden der Variator 7, die Stufengetriebe 12/13, 22/23, 32/33 sowie die Planetengetriebe 10, 20, 30 mit Hilfe von Kupplungen mechanisch miteinander vernetzt zu einer Kombination aus einem sog. Split-Torque-Geared-Neutral-Verfahren und einem sog. Power-Multiplication-Verfahren. Die zwei E-Maschinen 15, 16 können zur Kompensation von einzelnen kleinen Leistungs-Defiziten in Bereichen des Variators 7 eingesetzt werden.
Mit der Integration des Reverse-Bereichs aus Ausführungsbeispiel Getriebe-1, analog zu Getriebe-2, werden auch in Getriebe-3 die Gesamtwandel-Bereiche und Drehmoment-Bereiche im Variator-Ast vergrössert.
Mit einem Drehsinnwechsel beim Split-Torque-Betrieb im Inverter-Getriebe 30, d.h.

   wenn das Planetengetriebe 30 nicht als Ganzes blockiert ist, wird im Vergleich zum Getriebe-2 zusätzlich der höchstmögliche Faktor zur Torque-Multiplication also mit R = K anwendbar. Der Schaltsprung im Geared-Neutral-Punkt mit Variator-Inversion aus Getriebe-2 fällt in Getriebe-3 weg. Zusätzlich kann im nun unterteilten Bereich Start-Split-3, in einem sog. Bereich Start-Split-Low-3 gemäss Fig. 6, der K-Faktor des Inverter-Getriebes 30 für eine noch stärkere Torque-Multiplication gewählt werden.

  

[0067]    Mit mechanischen Fix-Gängen und abgestuften Direktgängen bzw. einem reinem E-Betrieb können wahlweise die System-Grenzen einer mechanischen Variator-Wandlung ganz überwunden werden.

  

[0068]    In Getriebe-3 folgen sich im Gesamt-Wandelbereich gemäss Fig. 6 insgesamt sechs vollständige Variator-Verstellungen: Reverse-Split-3, Start-Split-Low-3, Start-Split-High-3, Full-Drive-3, Overdrive-Split-Low-3, Overdrive-Split-High-3. Dazwischen liegen 5 Synchronpunkte, nämlich A2, A1, B, C1, C2 mit dem Fix-Gang X und den sog. Fix-Gängen 1, 2, 3, 4. Ein sechster Gang, der Spezial-Gang Max-3 als Maximalübersetzungsgang bei C3 mit Variator-Freilauf und ein siebenter Gang bei C1, der Spezial-Gang Speed-3 als Höchstgeschwindigkeitsgang ohne Variator-Beteiligung bzw. ohne Polygon-Effekt-Limitierung, ergänzen das Getriebe-3.
Eine feste Zahnrad-Getriebe-/Planeten-Getriebekombination kann den Stillstand-Gang, den sog. Fix-Gang X, liefern.

   Damit wird die Abtriebsdrehzahl an Welle 51 dynamisch auf null gehalten, also im Aktiven Stillstand, und der Abtrieb steht unabhängig von der Motor-(Eingangs-)Drehzahl im Getriebe-3 still. Dieser Fix-Gang X kann sowohl als mechanische Stufe für "Dynamische Bremse zum Halten am Berg" mit laufendem Motor M genutzt werden, als auch für "Park-Bremse". Je nachdem, welches der beiden Schaltelemente, Kupplung 4 oder Kupplung 14, geöffnet wird, bewegt sich das Fahrzeug, der Variatorverstellung folgend, mit höchstem mechanischem Drehmoment vorwärts bzw. mit hohem mechanischem Drehmoment rückwärts.

  

[0069]    Alle Fix-Gänge werden von je drei aktivierten Kupplungen eingeschaltet. Durch die selektive Öffnung einer dieser Kupplungen wird der Variator 7 befreit und kann seine stufenlose Wandlung in Richtung des nächsten Fix-Ganges vornehmen. Bei den kurzen Fix-Gängen mit grosser Schalt- und Wechseldynamik werden vorzugsweise Reibkupplungen 14, 34 eingesetzt, damit sie die Schaltvorgänge schnell und mit einem Variator 7-Override ausführen können. Zur Getriebesicherung ist in jedem festen Fix-Gang entweder die Split-Torque-Kupplung 14 oder die Inverter-Kupplung 34 aktiviert. Bei Bedarf können beide Kupplungen ihre wahlweise reibschlüssige Blockierung sofort und verzögerungsfrei lösen. In vier von sechs Bereichen mit stufenloser Wandlung wirkt ebenfalls mindestens eine der beiden Kupplungen 14 bzw. 34.

   Beim Anfahren im Bereich Start-Split-Low-3 wirkt die Inversionsbremse 35, die ebenfalls vorzugsweise als reibschlüssiges Element ausgeführt werden kann.
Im längsten Bereich Overdrive-Split-High-3 wirkt wahlweise der Variator 7 mit seinen Anpress-Scheiben als reibschlüssiges Sicherheits-Element neben den wahlweise formschlüssigen Zahnkupplungen 4 und 36.
Auch für die wahlweise eingeschalteten Direktgänge z.B. mit dem Getriebe 42/43, wirken die Kupplungen 14, 34 und die Bremse 35 als Sicherungselemente analog zum stufenlosen Betrieb mit das in Variator 7, denn die Direktgänge überbrücken, wie schon beschrieben, die Variator-Leistung.

  

[0070]    Gegenüber dem Ausführungsbeispiel Getriebe-2 wird einzig das Inverter-Getriebe 30 zwischen die Split-Torque-Welle 6 und die Planetenwelle 11 eingebaut, mit den drei Schaltelementen Inverter-Kupplung 34, Inversionsbremse 35, Zahnrad-Kupplung 36. Dieses Getriebe 30 ersetzt aus dem Ausführungsbeispiel Getriebe-2 das Zahnradgetriebe 26/27 mit der Kupplung 25 und platziert die Inversionsbremse 35 vom Zahnradgetriebe 26/27 oder dem Split-Torque-Getriebe 10 in Getriebe-2 neu im Getriebe-3 an das Zahnradgetriebe 32/33 oder das Inverter-Getriebe 30. Die Funktion der Inversionsbremse 35 ist auch hier das Stoppen des Summenglieds im Planetengetriebe 30, was sinngemäss zur Umkehrung oder Inversion der Drehzahl von der Planetenwelle 11 zur Inverter-Welle 31 in Getriebe-3 führt.

   Zur Steigerung des Drehmoments kann ein Torque-Multiplication-Faktor K im Inverter-Getriebe 30 gewählt werden.

  

[0071]    Fig. 7 Schaltablauf Aktiver Stillstand, Anfahren, Vorwärtsbeschleunigung bis zum maximalen Overdrive:
Beim Motorstart im Getriebe-3 können die Kupplung 4, die Split-Torque-Kupplung 14 und die Inversions-Bremse 35 geschlossen sein, so dass der sog. Fix-Gang X eingelegt ist. Der Abtrieb an der Welle 51 ist damit prinzipiell Null. Bei drehendem Motor M, sobald die Split-Torque-Kupplung 14 gelöst wird und der Variator 7 von Underdrive in Richtung Overdrive verstellt wird, fährt das Fahrzeug vorwärts im Bereich Start-Split-Low-3 an. Beim Fix-Gang 1 am Ende des Variator 7-Overdrive, im Punkt Al gemäss Fig. 6, oder wahlweise schon vorher als Gesteuerte Kupplung, wird die Inverter-Kupplung 34 aktiviert, so dass die Inverter-Welle 31 beim Durchfahren des Nullpunktes beispielsweise kurz still steht.

   Die Inverter-Kupplung 34 verbindet bzw. blockiert das Summanden-Glied an der Planetenwelle 11 mit dem Summenglied des Inverter-Getriebes 30 und kann als reibende Kupplung ausgeführt werden, welche dynamisch gesteuert schaltbar ist. Beim Nulldurchgang, d. h. beim Stillstand von Planetenwelle 11 und der Inverter-Welle 31 oder dynamisch früher, kann die Inversions-Bremse 35 gelöst werden und anschliessend der Bereich Start-Split-High-3 mit der umgekehrten Verstellrichtung des Variators 7 durchfahren werden, bis mit dem vorzugsweise dynamisch gesteuerten Einkuppeln der Split-Torque-Kupplung 14 der Fix-Gang 2 im Punkt B im Wellendiagramm gemäss Fig. 6erreicht ist. Hier kann die Kupplung 4 gelöst und die Variator-Verstellung wieder umgekehrt werden. So kann der Bereich Full-Drive-3 durchfahren werden, bis der Fix-Gang 3 mit dem Einkuppeln der Kupplung 36 im Punkt Cl erreicht ist.

   Mit dem Lösen der Inverter-Kupplung 34 und der Umkehrung der Variatorverstellung kann der Overdrive-Split-Low-3 durchfahren werden bis der Fix-Gang 4 mit dem Einkuppeln der Kupplung 4 erreicht ist. Mit dem Lösen der Split-Torque-Kupplung 14 und der Umkehrung der Variator-Verstellung kann der Bereich Overdrive-Split-High-3 durchfahren werden bis zur maximalen Getriebeübersetzung bei minimalem Variator-Moment. Ein zweiter Aktiver-Stillstand, diesmal nur mit der Planetenwelle 11, kann hier mit Hilfe des Variators 7 die Drehzahl auf null halten, so dass bei maximaler Übersetzung die ganze Motorleistung, abzüglich der Variator 7-Verluste, über die mechanischen Äste und durch das Power-Multiplication-Getriebe 20 in die Abtriebswelle 51 fliesst.
Wahlweise kann hier mit einem Schaltsprung, d.h. mit Zugkraftunterbrechung oder einem sog.

   E-Maschinen-Override, das Inverter-Getriebe 30 aus der mechanisch gegebenen Sequenz herausgelöst und zu einem Spezial-Gang geschaltet werden. Dazu werden die Kupplungen 4, 36 gelöst und anschliessend die Inverter-Kupplung 34 eingekuppelt und blockiert, sowie die Inversions-Bremse 35 gebremst. Diese Schaltung kann als Spezial-Gang-Max-3 im Punkt C3 genutzt werden.

  

[0072]    Ein zusätzlicher Gang, zum Antrieb über die Polygon-Effekt-Limitierung hinaus, kann zwischen den Bereichen Full-Drive-3 und Overdrive-Split-Low-3 geschaltet werden. Dieser sog. Spezial-Gang-Speed-3 wird erreicht, indem im Fix-Gang-3, statt der Inverter-Kupplung 34, die Split-Torque-Getriebe-Kupplung 14 gelöst wird. So kann der Variator 7 herausgelöst und in Richtung der eins-zu-eins -Übersetzung mit kleinerer Zugmittelgeschwindigkeit zurückgefahren werden, um aus dem Polygoneffekt-Bereich zu kommen. Dieser mechanische Spezial-Gang-Speed-3 kann z.B. für das absolute Geschwindigkeitsmaximum bzw. bei maximaler Motorleistung eingesetzt werden. Dank dem Variator 7-Freilauf kann das Getriebe-3 uniimitiert drehen, ev. mit zusätzlicher elektrischer Unterstützung über die E-Maschinen 15, 16.

Schaltablauf:

  

[0073]    Aktiver Stillstand, Anfahren, Rückwärtsbeschleunigung:
Beim Motorstart im Ausführungsbeispiel Getriebe-3 können die Kupplung 4, die Split-Torque-Kupplung 14 und die Inversions-Bremse 35 geschlossen sein, so dass der sog. Fix-Gang X eingeschaltet ist. Der Abtrieb an der Welle 51 ist damit prinzipiell Null. Mit dem Lösen der Kupplung 4 und der Variatorverstellung in Richtung Variator-Overdrive bewegt sich das Fahrzeug rückwärts durch den Bereich Reverse-Split-3.
Wie in allen anderen Bereichen kann das mechanische Drehmoment mit einer E-Wandlung von der ersten E-Maschine 15 auf der Split-Torque-Welle 6 zur zweiten E-Maschine 16 auf der Planetenwelle 11 bzw. Inverter-Welle 31 erhöht werden.
Nur im Bereich Start-Split-Low-3 verläuft die E-Wandlung umgekehrt, weil hier die Inverter-Welle 31 im umgekehrten Sinn dreht.

   Bei der Vorwärts-Beschleunigung kann die Inverter-Welle 31 deshalb mit der zweiten E-Maschine 16 als Generator gebremst werden; die erste E-Maschine 15 treibt dann als Motor die Split-Torque-Welle 6 an. Um Verluste zu minimieren, kann die zweite E-Maschine 16 sinngemäss möglichst nahe zum Power-Multiplication-Getriebe 20 platziert werden, d.h. alternativ auch auf die Inverter-Welle 31.

  

[0074]    Bei einer entsprechenden Dimensionierung des Variator-Bereichs R, des Faktors K im Split-Torque-Getriebe 10 und des Torque-Multiplication-Faktors im Inverter-Getriebe 30 kann im Ausführungsbeispiel Getriebe-3 der ganze elektrische Bereich mit den E-Maschinen 15 und 16 weggelassen werden, ohne Leistungseinbusse im Vorwärts-Bereich des Getriebes bzw. ohne dass bei der Wandlung der Motorleistung Lücken in der Zugkrafthyperbel auftreten. Einzig beim Rückwärtsfahren ist prinzipiell die Drehmomentübertragung reduziert.

Variante Getriebe-3.0 ohne Reverse-Bereich:

  

[0075]    In einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels Getriebe-3 wird der grundsätzlich vorhandene Reverse-Bereich in den Vorwärtsfahrbereich integriert. Mit der zweiten Integration eines Reverse-Bereichs, des Reverse-Bereichs aus Getriebe-3, zusätzlich zur ersten Integration aus Getriebe-1 gemäss Fig. 1, kann die Gesamtgetriebeleistung im Getriebe-3.0 maximal gesteigert werden.

  

[0076]    Starke Dieselmotoren können bisher in Arbeitsmaschinen und Lokomotiven nur mit Hilfe von aufwendigen (hydraulischen, diesel-elektrischen etc.) Anfahr-Wandlungen eingesetzt werden. Dank dem stufenlosen mechanischen Anfahren mit dem Getriebe-3.0 können nun auch diese Einsatzbereiche mit sehr hohen Leistungen erschlossen werden. Im Betrieb, z.B. in Lokomotiven, ist dabei oft keine eindeutige Vorwärts- bzw. Rückwärts-Richtung mehr gegeben bzw. müssen beide Fahr-Bereiche symmetrisch abgedeckt sein. Damit kann nicht mehr von einem weiten Vorwärtsbereich und einem kurzen Rückwärtsbereich ausgegangen werden, wie ihn das Getriebe-3 z.B. für LKW-Antriebe bietet.
Im Getriebe-3.0 können auch sehr kleine Variator-Wandelbereiche (z.B. R < 2,5) zur Stärkung des Variator-Enhancements eingesetzt werden.

   Gleichzeitig kann ein grosser Faktor K im Power-Multiplication-Planetengetriebe gewählt werden.
Die Wahl der Dimensionen von Variator (R) und Planetengetriebe 10, 20, 30 erlaubt es, die als Konsequenz daraus anfallenden fixen Gänge z.B. möglichst regelmässig im Gesamtwandelbereich zu verteilen und damit die GesamtWirkung zu unterstützen bzw. mit den festen Getriebestufen zu ergänzen.

  

[0077]    Zur zusätzlichen Unterteilung der Bereiche zwischen den Fix-Gängen können mit einem oder mehreren Getrieben 42/43 und der Direkt-Kupplung 44 je sechs sog. Direkt-Gänge geschaffen werden. Insbesondere beim Anfahren mit dem Getriebe 3.0, im Bereich Reverse-Split-3 aus Getriebe-3, kann mit einem Direktgang als 1. Gang die erhebliche Belastung der beiden E-Maschinen 15, 16 minimiert werden.

  

[0078]    In der Variante Getriebe-3.0 kann die Gesamtleistung mit der Integration des Reverse-Bereichs weiter erhöht werden. Dazu wird zur maximalen Wandlerleistung der gesamte Vorwärts- und Rückwärtsbereich eines Getriebe-3 gebraucht. Auch auf der höchsten Leistungsstufe werden mit dieser Variante des Getriebe-3.0 ohne Zugkraft-Unterbrüche alle Vorwärts-Fahrbereiche, inklusive das Anfahren aus dem Aktiven Stillstand, über einen Gesamtbereich von sechs Variator 7-Verstellbereichen mit allen dazwischen liegenden Fix-Gängen mechanisch gewandelt. Dabei wird der Variator wahlweise von zwei relativ kleinen Elektro-Maschinen unterstützt. Wenn der Reverse-Bereich aus Getriebe-3 im Getriebe-3.0 integriert wird, entfällt ein integrierter Rückwärtsbereich vollständig bzw. nach Wahl teilweise.

  

[0079]    Auch die Variante Getriebe-3.0 baut auf dem Kern-Getriebe-1 sowie dem Getriebe-3 auf und funktioniert damit sinngemäss gleich. Bei gleichen Teilen, wie sie im Getriebe-3 verbaut sind, kann für die Variante Getriebe-3.0 die Dimensionierung des Variator-Bereiches R, des Faktors K im Split-Torque-Getriebe 10, sowie des Multiplication-Faktors im Power-Multiplication-Getriebe 20 und im Inverter-Getriebe 30 so gewählt werden, dass der Geared-Neutral-Punkt im Punkt A3 erreicht wird. Wie schon für das Ausführungsbeispiel Getriebe-2 erläutert, hängt der Faktor der Power-Multiplication direkt mit dem Verhältnis A3-B/A1-B im Wellendiagramm gemäss Fig. 6 zusammen. Dank einer noch weiter gehenden Verschiebung des Geared-Neutral-Stillstands, bzw. der Drehzahl der Abtriebswelle 51 ergibt sich eine nochmalige Leistungserhöhung.

   Die Zugkrafthyperbel verschiebt sich mit dem Getriebe-3.0 noch weiter nach links zum neuen Geared-Neutral-Punkt A3. Die nochmalige Verbreiterung bzw. Abflachung der Zugkrafthyperbel reduziert die Drehmomente im Variator 7 beim Durchlaufen des Bereiches Full-Drive-3 im Variator-Underdrive im Vergleich zum Variator-Overdrive noch weiter. Dadurch kann das Torque-Enhancement im Variator 7 auch noch weiter steigen. Zusätzlich wächst der Faktor des Power-Enhancements stark an, so dass mit dieser Variante von Getriebe-3 die absolut höchste Getriebeleistung stufenlos gewandelt werden kann.
Mit einem doppelten Zugmittel bzw. einem zweifachen Variator 7 kann ein absolutes Leistungsmaximum erreicht werden.

  

[0080]    Die Leistungsübertragung/Leistungssteuerung hin zur Inverter-Welle 31 kann weitgehend der Variator 7 übernehmen. Einzig im kürzesten Anfahrbereich aus dem Stillstand besteht grundsätzlich eine mechanische Anfahrschwäche, weil dieser Bereich, Start-3.0 genannt, nur vom Inverter-Getriebe 30 allein bzw. ohne das Split-Torque-Getriebe 10 verstärkt werden kann. Mit Unterstützung der beiden E-Maschinen 15, 16 kann z.B. noch bei tiefen Motordrehzahlen der erste Direkt-Gang-1 bzw. der aus dem Fix-Gang X entstandene erste Fix-Gang 3.0 erreicht werden. Anschliessend kann rein mechanisch im Fix-Gang 3.0 mit der steigenden Motorleistung beschleunigt werden.

   Mit tiefen Motordrehzahlen anzufahren deckt sich auch bei Grossmotoren mit dem Ziel der Energieeffizienz und stärkt ausserdem das früher schon erläuterte Low-Speed-Enhancement mit seiner grösseren Variatorleistung und der höheren Drehmomentkapazität der E-Maschinen bei tieferen Motordrehzahlen. Da es sich hier sinngemäss um eine kurzzeitige Anwendung handelt, können die E-Maschinen entsprechend überlastet werden. Zusätzlich kann mit der Inverter-Kupplung 34 gesteuert eingekuppelt werden, so dass die erste feste Stufe mit dem Fix-Gang 3.0 schneller erreicht wird. Im Fix-Gang 3.0 werden die gleichen Schaltelemente eingesetzt, wie im Fix-Gang X im Getriebe-3.
Alternativ kann die Zahnkupplung 44 am Getriebe 42/44, als Reibkupplung ausgeführt, als Anfahrkupplung zum Einkuppeln des ersten Direktganges zur Unterstützung eingesetzt werden.

   Das Getriebe-3.0 führt die Getriebereihe Getriebe-1, Getriebe-2, Getriebe-3 dadurch logisch weiter, dass bei Gleichläufen (gleiche Drehzahl von Wellen) und bei Nulldurchgängen (Stillstand einer Welle) Planetengetriebe so eingesetzt werden, dass sie für den Variator einen Richtungswechsel und im Getriebe eine Drehmomentverstärkung erlauben. Die grundsätzlich kontinuierlich steigenden bzw. sinkenden Eingangsdrehzahlen vor dem Summiergetriebe werden mit Hilfe dieser Planetengetriebe im Variator-Ast mit Auf- und Ab-Bewegungen wie in einer Harmonika zusammengefaltet. Theoretisch lassen sich mit diesem Getriebe-System viele Varianten als Getriebe darstellen.

  

[0081]    Eine weitere Variante von Fig. 3stellt das Getriebe-10 gemäss Fig. 10 dar. Diese Getriebevariante läuft ohne mechanischen Variator, nur mit einer E-Wandlung zwischen den E-Maschinen 15 und 16. Dieses Getriebe-10 eignet sich dadurch z. B. für kleinere Hybridfahrzeuge. Es nutzt vor allem beim Anfahren die hohe Drehmomentkapazität der E-Maschinen 15, 16 und kombiniert im Bereich Overdrive-Split-10 den reduzierten Einsatz von elektrischer Energie bei der stufenlosen Wandlung und parallel dazu die Stärken von festen Gängen. Zusätzlich kann dank dem grossen Drehzahlbereich der E-Maschine 16 auf einen spezifischen Reverse-Bereich verzichtet werden, wodurch die Inversionsbremse 35 entfällt.

   Für eine Rückwärtsbewegung kann die E-Maschine 16 am Geared Neutral-Punkt beschleunigt werden, statt gebremst wie zum vorwärts Fahren, so dass im Split-Torque-Getriebe 10 eine negative Drehbewegung resultiert.

  

[0082]    Beim Anfahren mit drehendem Motor M fliesst im Getriebe-10 die Leistung über die Split-Torque-Welle 6 in das Power-Multiplication-Getriebe 20. Da wird die Leistung im Stillstand vom Power-Multiplication-Getriebe 20 aufgeteilt bzw. über das Getriebe 22/23 und die Planeten-Welle 11 zum Split-Torque-Getriebe 10 geleitet, wo sie ein zweites Mal gewandelt bzw. aufgeteilt wird.

  

[0083]    Das Split-Torque-Getriebe-10 ist mit dem Getriebe 12/13 und der Kupplung 4 oder wahlweise mit dem Getriebe 26/27 und der Kupplung 25 mit der Split-Torque-Welle 6 verbunden, was bewirkt, dass das Drehmoment der E-Maschine 16 an der Variator-Welle 8 verstärkt wird.
Dank dieser Drehmomentverstärkung kann auch mit tiefer Motordrehzahl und einem tiefen Motordrehmoment mit der kombinierten Wirkung aus Torque-Multiplication - entsprechend dem Faktor K des Split-Torque-Getriebes 10, hohem Drehmoment der E-Maschine 16, wahlweise zusätzlich mit Überlastung der E-Maschine 16 -, sehr dynamisch im Split-Torque-Verfahren angefahren werden. Das Drehmomentpotenzial der E-Maschine 16 ist bei tiefer Motordrehzahl am grössten und sie kann zusätzlich kurzzeitig überlastet werden.

  

[0084]    Sobald im Synchronpunkt B der Fix-Gang 1 erreicht ist, wird das Split-Torque-Getriebe 10 wahlweise mit Hilfe einer Gesteuerten Split-Torque-Kupplung 14 dynamisch verblockt und die Bremse 4 gelöst. Dadurch wird der Bereich Full-Drive-10 erreicht, in welchem die Wandlerleistung zwischen E-Maschine 15 und E-Maschine 16 fliesst. Zwischen Fix-Gang 1 und Fix-Gang 2 kann wahlweise über die Kupplung 44 ein Direkt-Gang eingekuppelt werden, der die E-Maschinen mit einem Bypass vollständig entlastet. Ausserdem kann mit der Antriebssteuerung 9 die Motordrehzahl gesenkt und dadurch die Getriebewandlung Richtung Overdrive beschleunigt werden, damit der Fix-Gang 2 schneller erreicht wird. Der Fix-Gang 2 wird mit der Kupplung 25 eingeschaltet.

   Sobald die Kupplung 14 gelöst ist, kann mit der E-Wandlung der Bereich Overdrive-Split-10 durchfahren werden, wahlweise unterbrochen mit einem weiteren Direkt-Gang mit der Kupplung 44. Im längsten Overdrive liegt ein Wirkungsgradmaximum mit der E-Wandlung vor, da hier die elektrische Leistung, die schon dank dem Power-Multiplication-Getriebe 20 reduziert ist, ergänzt mit dem Split-Torque-Verfahren, gegen Null strebt.

  

[0085]    Ein Getriebe-10 mit zwei Direkt-Getrieben ermöglicht mit fünf Schaltelementen acht feste Vorwärtsgänge. In allen Bereichen und festen Gängen können die E-Maschinen 15, 16 elektrische Leistung einspeisen bzw. abzweigen.

Rückwärts Fahren:

  

[0086]    Wenn am Geared Neutral-Punkt die elektrische Leistung statt von E-Maschine 16 zu E-Maschine 15 in umgekehrter Richtung fliesst, wird die Drehzahl der Variatorwelle 8 zusätzlich erhöht, was im Power-Multiplication-Getriebe 20 eine Rückwärtsdrehung zur Folge hat und den Bereich Reverse-Split-10 erschliesst.

Elektrisch Anfahren:

  

[0087]    Bei still stehendem Motor M kann direkt mit der E-Maschine 16 losgefahren werden. Die E-Maschine 16 treibt bei geschlossener Kupplung 14 das Power-Multiplication-Getriebe 20 an, das bei Motorstillstand als Standgetriebe wirkt. Damit wird praktisch im Bereich Full-Drive-10 angefahren. Die E-Maschine 15 kann bei Bedarf den Motor M andrehen, der sofort mit seiner Leistung über das Power-Multiplication-Getriebe 20 den Antrieb unterstützen kann. Ausserdem kann die Getriebeübersetzung, das heisst können die Drehzahlen der beiden E-Maschinen verändert werden, z. B. in Richtung Underdrive, um mit dem Split-Torque-Verfahren im Start-Split-10, also mit geschlossener Kupplung 4 und geöffneter Kupplung 14, antreiben zu können.
Sinngemäss kann auch mit umgekehrter Drehrichtung in den Bereich Reverse-10 beschleunigt werden.

Spezielle Verfahren für koaxiale Getriebeformen:

  

[0088]    Alle Getriebevarianten Getriebe-1, Getriebe-2, Getriebe-3, Getriebe-3.0, Getriebe-10, lassen sich sowohl auf zwei Haupt-Wellen, als sog. Parallel-Ausführungen, als auch auf einer Haupt-Welle, als sog. Koaxial-Ausführungen, darstellen. In den bisherigen Ausführungen sind ausschliesslich Getriebevarianten als Parallel-Ausführungen beschrieben worden. Die Besonderheiten der Koaxial-Ausführungen werden nachfolgend ausdrücklich hervorgehoben.

  

[0089]    In allen Koaxial-Ausführungen wird die Split-Torque-Welle 6 zur Hauptachse, auf der alle Planetengetriebe liegen, die Getriebe 10, 20, 30, vorzugsweise auch ein Kombi-Stufen-Getriebe 40, gebildet aus den Stufengetrieben 12/13, 26/27 und den entsprechenden Schaltelementen 4, 25, 35, sowie wahlweise auch der Motorantrieb M. Planetengetriebe sind gerade bei grossen Leistungen mit niederen Drehzahlen und sehr hohen Drehmomenten erste Wahl.
In den Koaxial-Ausführungen kann die Split-Torque-Welle 6 als Antriebswelle vom Motor M bis in das Power-Multiplication-Getriebe 20 durchlaufen, und alle anderen Planetengetriebe können sich um diese Achse drehen.

   Die Zwischenwelle 5 kann wahlweise zur Verkleinerung der Dimensionen von Variator 7 und/oder der E-Maschine 15 auf höherem Drehzahlniveau dienen, die Variatorwelle 8 wird mit dem umplatzierten Getriebe 22/23 mit dem Split-Torque-Getriebe 10 verbunden. In den koaxialen mechanischen Getrieben mit dem Motorantrieb an der Split-Torque-Welle 6 kann der Variator 7 an zwei Wellenenden frei zugänglich montiert werden.

  

[0090]    Das koaxiale Drehen der Split-Torque-Welle 6 und des ersten Summandenglieds des Split-Torque-Getriebes 10 erlaubt ein direktes Zusammenkuppeln dieser beiden Wellen mit Hilfe einer zusätzlichen Direkt-Kupplung 45. Weil die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe 2/3 und 42/43 meist ähnliche Werte besitzen, kann das Direkt-Getriebe 42/43 wahlweise ganz weggelassen werden. Alternativ kann das Getriebe 42/43 mit der Kupplung 44 auch mit der zusätzlichen Kupplung 45 betrieben werden, so dass die doppelte Anzahl von Direkt-Gängen im Getriebe zur Verfügung steht.

  

[0091]    Im Stillstand, mit zwei geschlossenen Direktkupplungen 44, 45 und stehendem Motor M, sonst aber durchgehend geöffneten Kupplungen und Bremsen, kann mit der E-Maschine 16 angefahren werden, ohne dass die E-Maschine 15 die Zwischenwelle stabilisieren muss, weil die beiden geschalteten Direkt-Gänge die Zwischenwelle 5 und die Split-Torque-Welle 6 blockieren.
Beim Einsatz eines Kombi-Stufen-Getriebes 40 kann die Bremse 35 vom Summenglied des Split-Torque-Getriebes 10 als Bremse im Planeten-Getriebe 40 platziert werden, was alle Funktionen der separaten Stufengetriebe zulässt, aber die Funktionen der Schaltelemente verändert.

  

[0092]    Die Koaxial-Ausführung von Getriebe-2 nach Fig. 8:
In diesem Getriebe-2 liegen die drei Planetengetriebe Power-Multiplication-Getriebe 20, Split-Torque-Getriebe 10 und Multi-Stufen-Getriebe 40 in dieser Reihenfolge auf der Split-Torque-Welle 6. Das heisst, dass die Planetenwelle 11 als Verbindung von Split-Torque-Getriebe 10 und Power-Multiplication-Getriebe 20 das Ringelement dieser beiden Getriebe darstellt, auf welchem die E-Maschine 16 dreht. Am Summenglied des Split-Torque-Getriebes 10 können drei Gangstufen mit dem Kombi-Stufen-Getriebe 40 wirken, nämlich ein Stillstand, der durch das gemeinsame Wirken von Bremse 35 mit Kupplung 25 aktiviert wird, eine erste Stufe, die durch die aktivierte Kupplung 4 und die Bremse 35 geschaltet wird, eine zweite Stufe, die durch die Kupplungen 4 und 25 geschaltet wird.

   Obwohl die gleichen Schaltelemente wie in der Parallelausführung vorhanden sind, ist ihre Funktionsweise in der Koaxialausführung verschieden.
Wahlweise schaltet eine Kupplung 45 vier Direkt-Gänge, mit einem zusätzlichen Getriebe 42/43 und einer Kupplung 44 kommen nochmals 4 Direkt-Gänge dazu.

  

[0093]    Die Koaxial-Ausführung von Getriebe-3 nach Fig. 9:
In diesem Getriebe-3 liegen die drei Planetengetriebe Power-Multiplication-Getriebe 20, Inverter-Getriebe-30 und Split-Torque-Getriebe 10 in dieser Reihenfolge auf der Split-Torque-Welle 6. Das heisst, dass die Inverterwelle 31 als Verbindung von Power-Multiplication-Getriebe 20 und Inverter-Getriebe 30 das Ringelement dieser beiden Getriebe darstellt, auf welchem die E-Maschine 16 dreht. Die Bremse 35 kann wahlweise direkt am Summenglied des Inverter-Getriebes 30 oder indirekt am Zahnrad 32 des Getriebes 32/33 wirken.
Wahlweise schaltet eine Kupplung 45 sechs Direkt-Gänge, mit einem zusätzlichen Getriebe 42/43 und einer Kupplung 44 kommen nochmals sechs Direkt-Gänge dazu.

  

[0094]    Die Koaxial-Ausführung von Getriebe-10 nach Fig. 12:
In diesem Getriebe-2 liegen die drei Planetengetriebe Power-Multiplication-Getriebe 20, Split-Torque-Getriebe 10 und Multi-Stufen-Getriebe 40 in dieser Reihenfolge auf der Split-Torque-Welle 6.

  

[0095]    Zum elektrisch Anfahren vorwärts kann mit Hilfe der Bremse 35 und der Kupplung 25 die Zwischenwelle 5 gestoppt werden und das Fahrzeug mit der E-Maschine 16 rückwärts drehend, vom Split-Torque-Getriebe 10 und vom Power-Multiplication-Getriebe 20 Drehmoment-verstärkt beschleunigt werden bzw. sinngemäss in der umgekehrten Fahrtrichtung.

  

[0096]    Wahlweise schaltet eine Kupplung 45 drei Direkt-Gänge, mit einem zusätzlichen Getriebe 42/43 und einer Kupplung 44 kommen nochmals drei Direkt-Gänge dazu.

  

[0097]    Ein Schaltablauf ist in Fig. 13für ein Getriebe-2 in Koaxial-Ausführung dargestellt. Die Schaltelemente sind die Kupplungen 4, 14, 25 und wahlweise 44 und/oder 45, sowie die Bremse 35.
Beim Motorstart im Getriebe-2 kann die Bremse 35 aktiviert sein. Entsprechend dem Signal des Fahrers zum vorwärts Anfahren, geht der Variator 7 in die Stellung Variator-Overdrive, worauf die Kupplung 4 und die Bremse 35 zum Geared Neutral-Stillstand geschlossen werden und der Bereich Start-Split-2 eingeschaltet ist. Je nach Anzahl Direkt-Getriebe mit den Kupplungen 44, 45, können in diesem Bereich die Direkt-Gänge 3, 4 zur Variator-Überbrückung geschaltet werden. In der maximalen Underdrive-Stellung des Variators 7 wird der Fix-Gang 1 erreicht und wahlweise schon vorzeitig mit der Gesteuerten Kupplung 14 dynamisch blockiert.

   Sobald die Bremse 35 gelöst ist, wahlweise auch die Kupplung 4, kann der Variator 7 im nun geschalteten Bereich Full-Drive-2 antreiben, wahlweise überbrückt von den Direkt-Gängen 5, 6. Das mitdrehende Multi-Stufen-Getriebe 40 kann wahlweise ganz frei geschaltet werden. Im Bereich Full-Drive-2 kann die Kupplung 4 aktiviert bleiben, wodurch allein mit der dynamischen Aktivierung der Kupplung 25 der Fix-Gang 2 am Ende des Variator-Overdrive geschaltet wird.

   Sobald die Kupplung 14 gelöst ist, kann der Variator im Bereich Overdrive-Split-2 die Wandlung fortsetzen, wahlweise überbrückt von Direkt-Gängen 7, 8.
Im Stillstand, entsprechend dem Signal des Fahrers zum rückwärts Anfahren, geht der Variator 7 in die Stellung Variator-Underdrive, worauf die Kupplung 25 und die Bremse 35 geschlossen werden und damit das Multi-Stufen-Getriebe 40 im Stillstand blockieren, wodurch im Geared Neutral-Stillstand der Bereich Reverse-Split-2 eingeschaltet wird. Mit der Variator-Verstellung in Richtung Overdrive fährt das Fahrzeug rückwärts, wobei der Variator 7 auch in diesem Bereich wahlweise von den Direkt-Gängen 2, 1 überbrückt werden kann.

   Wenn die Kupplungen 44 und 45 als formschlüssige Zahnkupplungen oder als Schaltgetriebe ausgeführt sind, kann mit dem gleichzeitigen Einschalten von zwei Direkt-Gängen das Getriebe in Park-Stellung bei gestopptem Motor blockiert werden. Zur Getriebesicherheit sind im Fahrbetrieb reibschlüssige Schaltelemente 14 und/oder 25 und/oder 35 eingeschaltet, die bei Bedarf verzögerungsfrei gelöst werden können.

  

[0098]    Als Minimal-Variante kann das Getriebe-10 gemäss Fig. 10 auch als einfacher und gleichzeitig leistungsstarker Anfahrwandler mit Reverse-Bereich, aber ohne Overdrive-Bereich, betrieben werden. Dieses Getriebe-10.0 kann mit einem Minimum an Teilen, wahlweise ohne Batterie 50, als Kupplung mit Drehmomentverstärkung zwei Wellen, z. B. dynamisch zum Gleichlauf, wahlweise auch mit zwei zusätzlichen kleineren festen Stufen, beschleunigen und zusammenkuppeln, und danach, mit einem vorgegebenen Grenzdrehmoment in der Split-Torque-Kupplung 14, jederzeit zur Sicherheit trennbar halten. Wahlweise können alle drei Kupplungen 4, 14, 45 auch als Zahnkupplungen oder als Schaltgetriebe ausgeführt sein.

   Je zwei Kupplungen schalten eine Gangstufe, also die Kupplungen 4 und 45 eine erste Stufe, die Kupplungen 4 und 14 eine zweite Stufe, die Kupplungen 14 und 45 eine dritte Stufe, den Gleichlauf der Split-Torque-Welle 6 und der Abtriebswelle 51. Das Split-Torque-Getriebe 10 lässt sich einerseits entsprechend den spezifischen Beschleunigungsansprüchen dimensionieren, andererseits kann es parallel zum Einsatz als Wellenkupplung auch als elektrischer Generator benutzt werden.

Antriebsteuerung Grundlagen:

  

[0099]    Das vorgeschlagene Getriebe besteht aus einem fest übersetzten Stufengetriebe, das in einer Sequenz geschaltet wird. In der erfindungsgemässen Ausführung werden die Zwischenbereiche von einer Leistungswandlung durch einen Variator bzw. zwei E-Maschinen abgedeckt, was zu einem stufenlosen Getriebe ohne Zugkraftunterbrechung führt. Dadurch kann das erfindungsgemässe Getriebe als variables Verbindungsglied zwischen dem Antriebsbereich mit einem Motorantrieb M und Leistung aus einer Batterie 50 und dem Abtriebsbereich bzw. Fahrzeugantrieb wirken. Der Fahrer hat keinen direkten Einfluss auf dieses Getriebe. Das Gaspedal ist ein reines Funktionspedal zum Beschleunigen. Ein solches Getriebe besteht aus verschiedenen Teilbereichen, die erfindungsgemäss von je einem Variator-Bereich R abgedeckt werden.

   Die Stufenschaltungen an den Endpunkten dieser Variator-Bereiche können in der einfachsten Form mit Schaltgetrieben ausgeführt sein, die beim Synchronlauf der entsprechenden Wellen geschaltet werden. In komplexeren Ausführungen werden Reibkupplungen eingesetzt, die auch ohne Synchronlauf schaltbar sind, was einen entscheidenden Einfluss auf die Getriebe-Wandeldynamik hat.

  

[0100]    In hierarchischen Ebenen von zunehmender Komplexität wird die Antriebs Steuerung nachfolgend mit dem notwendigem Bedarf an Hardware und Programmierung beschrieben.

  

[0101]    Auf der elementarsten, ersten Ebene werden Drehzahlsensoren von Split-Torque-Welle 6, Variator-Welle 8, Abtriebswelle 51 in der Antriebssteuerung 9 entsprechend einem Schaltschema mit Synchrondrehzahlen, als Verhältnisse der Split-Torque-Welle 6 und der Variator-Welle 8 bzw. der Abtriebswelle 51, und der Schaltsequenz der Schaltelemente, Kupplungen und Bremsen, mit der Software verknüpft. Die Schaltvorgänge werden dann von der Antriebssteuerung 9 im Synchronlauf, in einem Zeitfenster ohne Verstellung des Variators 7 zur Sicherung des Getriebes, ausgeführt.

  

[0102]    Auf der zweiten Ebene wird mit einem Algorithmus in der Software in der Antriebssteuerung 9 zusätzlich die Drehzahl-Dynamik des Antriebs integriert und geregelt, beispielsweise bestehend aus einer Leistungs-/Drehzahlsteigerung des Motors M und einer Steigerung der Leistung aus der Batterie 50. Damit kann die Antriebsdynamik als Produkt aus der Drehzahl-Dynamik des Motors M mal die Verstell-Dynamik des Variators 7 so geregelt werden, dass sich die Geschwindigkeit beispielsweise auch ohne Variator-Verstellung während eines Schaltvorgangs erhöht, weil gleichzeitig die Motordrehzahl gesteigert wird.

  

[0103]    Auf der dritten Ebene können in der Software der Antriebssteuerung 9 spezifische Regel-Parameter für die Schaltung von Gesteuerten Kupplungen, wie einstellbare Toleranzbreiten bei Synchrondrehzahlen, vorgegeben werden. Wenn beispielsweise eine Reibkupplung zur Schaltung des nächstfolgenden Bereichs den Wirkungsgrad des Variators, entsprechend den numerischen Software-Vorgaben, erreicht oder übertrifft, wird sie, der Steuerdynamik entsprechend, elektrisch oder hydraulisch aktiviert und zur Stufenschaltung ganz geschlossen.

   Parallel kann auch das Auskuppeln derjenigen Kupplung, die im folgenden Bereich nicht mehr aktiv ist, vorzeitig, also vor Erreichen der Synchrondrehzahl durchgeführt werden, so dass der Variator nicht ganz an das Ende seines Bereichs verstellt werden muss, bevor er die Verstellrichtung wieder ändert, weil Zugmittel-Variatoren prinzipiell Differenzen bzw. Schlupf zur Regelung der Drehzahlen benötigen.

  

[0104]    Als weitere Parameter können die Übersetzungsverhältnisse der festen Gang-Stufen in Relation zur Effizienz der Motorleistung als kombinierte Antriebs-Wirkungsgrade dreidimensional dargestellt werden, beispielsweise als Darstellungen der von den Stufen-Getriebe-Wirkungsgraden reduzierten Motor-Treibstoff Verbrauchs- vs. Fahrzeuggeschwindigkeit-Kennfelder, die sich überlagern. Diese Darstellung kann von einer weiteren dreidimensionalen Darstellung des Variator-Wirkungsgrads bei einem gegebenen Antriebsleistung/Treibstoffverbrauchs-Wirkungsgrad vs. Fahrzeuggeschwindigkeit als Fläche senkrecht zur dazu gehörenden Zugkraft-Hyperbel geschnitten werden.

   Die Aufgabe der Antriebssteuerung 9 mit der entsprechenden Software ist es, aufgrund der aktuellen Getriebekonstellation, Veränderungen zur Optimierung der Antriebseinheit Motor-Getriebe-Batterie vorzunehmen, beispielsweise indem eine nahe liegende feste Getriebe-Stufe mit besserer Gesamteffizienz erreicht wird. Das geschieht ohne Auswirkungen am Abtrieb 51.

  

[0105]    Auf der vierten Ebene kann aufgrund von Vorgaben in der Software, beispielsweise den Motor M langsam hochzudrehen, die Batterie möglichst nur bis zu einem bestimmten Grad zu entladen, mit Hilfe der Regelsignale der Antriebssteuerung 9 die Leistung im Motor und in den E-Maschinen gesteigert werden.

  

[0106]    Auf der fünften Ebene wird mit einer Echtzeit-Prozesssteuerung in der Antriebsteuerung 9 mit den Daten aus den Drehzahlsensoren und mit zusätzlichen Drehmomentsensoren an der Split-Torque-Welle 6, an der Variator-Welle 8, an der Abtriebswelle 51, die Antriebsleistung aus Motor M und Batterie 50 mit der Abtriebsleistung verglichen und die Getriebe-Effizienz bestimmt. Gleichzeitig werden die Auswirkung von Veränderungen, beispielsweise bei der Erhöhung der Motordrehzahl mit gegenläufiger Reduktion der Getriebeübersetzung, mit spezifischer Software selbstgesteuert ermittelt und optimiert, ohne dass es zu einer Auswirkung am Abtrieb kommt.

  

[0107]    Auf der sechsten Ebene können mit Daten aus GPS-/Navigationssystem Routenverbrauchsprofile aufgenommen und gespeichert werden, die mit entsprechender Software zu einem lernfähigen Antriebssystem integriert werden. Beispielsweise zeigt das Navigationssystem über ein Dialogfeld die erkannte Route an, der Fahrer bestätigen kann. Dies kann einen Einfluss auf die Nutzung der Batterie haben, insbesondere wenn das Fahrzeug als Hybrid eingesetzt wird, bei dem am Schluss der Fahrt die Batterie leer sein soll.

  

[0108]    Die Funktion der Motorbremse wird unabhängig von den Schaltebenen im stufenlosen, automatischen Getriebe integriert. Das kann dadurch geschehen, dass beim bergab Fahren die Bremse betätigt wird, schwach oder stark, und die aktuelle Geschwindigkeit daraufhin gehalten wird, bis mit dem Gaspedal diese Funktion Elektrisches Bremsen mit Rekuperation/Motorbremse wieder aufgehoben wird. Umgekehrt kann die Geschwindigkeit nach einer Beschleunigung auf ein bestimmtes Niveau automatisch gehalten werden, bis mit dem Antippen des Bremspedals ein Ausrollen lassen ohne Antrieb eingeleitet wird. Damit kann eine Tempomat-Funktion direkt integriert werden.
<tb>M<sep>Motor


  <tb>2<sep>Zahnrad


  <tb>3<sep>Zahnrad


  <tb>4<sep>Kupplung


  <tb>5<sep>Zwischenwelle


  <tb>6<sep>Split-Torque-Welle


  <tb>7<sep>Variator


  <tb>8<sep>Variator-Welle


  <tb>9<sep>AntriebsSteuerung


  <tb>10<sep>Split-Torque-Getriebe


  <tb>11<sep>Planeten-Welle


  <tb>12<sep>Zahnrad


  <tb>13<sep>Zahnrad


  <tb>14<sep>Split-Torque-Kupplung


  <tb>15<sep>E-Maschine 1


  <tb>16<sep>E-Maschine 2


  <tb>20<sep>Power-Multiplication-Getriebe


  <tb>22<sep>Zahnrad


  <tb>23<sep>Zahnrad


  <tb>25<sep>Kupplung


  <tb>26<sep>Zahnrad


  <tb>27<sep>Zahnrad


  <tb>30<sep>Inverter-Getriebe


  <tb>31<sep>Inverter-Welle


  <tb>32<sep>Zahnrad


  <tb>33<sep>Zahnrad


  <tb>34<sep>Inverter-Kupplung


  <tb>35<sep>Inversionsbremse


  <tb>36<sep>Kupplung


  <tb>40<sep>Kombi-Stufen-Getriebe


  <tb>42<sep>Zahnrad


  <tb>43<sep>Zahnrad


  <tb>44<sep>Direkt-Kupplung


  <tb>45<sep>Direkt-Kupplung


  <tb>50<sep>Batterie


  <tb>51<sep>Abtriebswelle



  The present invention relates to a continuously variable drive with integrated starting converter, in particular for motor vehicles with an internal combustion engine as a primary power source, an electric motor and an electric battery according to the preamble of claim 1.
Such drives are several known, such as US 2006/0247 086 A1 (D1), which also represents the closest prior art.
In general, such a drive from an internal combustion engine, a continuously variable mechanical transmission (variator, continuously variable transmission CVT) or

   an electric converter with two electric machines, a planetary gear for branching and merging of power currents, at least one electric machine, such as generator, starter, electric motor, hereafter generally called E-machine, a battery, at least one stage transmission and one or more clutches.

  

In the drive according to D1 takes an electric motor alone the start or as support, as long as a deep engine torque is present and / or until the minimum variator ratio can be engaged as a first gear. The started engine can deliver power via a generator and / or it is connected by means of clutches with the variator input shaft and with the planetary gear electric drive. At the same time, the electric motor changes from the single drive or from the support of the engine in the mode support the variator in parallel mode, the so-called enhancement to reduce variator performance. The required electrical power comes either from the battery or from the generator on the engine, which degrades the efficiency of the overall transmission compared to the purely mechanical translation.

   The electric or electrically assisted starting allows a higher torque than just the converted engine torque, which can reach the variator when starting in the shortest underdrive position alone. Despite high torque requirements, the engine usually does not yet develop its maximum torque during start-up and therefore still has to be electrically supported. In the starting range, therefore, an additional torque is added to the starting torque of the combination motor / mechanical variator of the combination battery E machine. The torque of the engine is increased by the underdrive operation of a common variator about the value of the engine torque times the variator reduction factor (here about 1: 2.5).

   It turns out clearly that the variator with its two effective radii can in principle only vary speeds, which follow the torques and not vice versa. This means that the variator can convert from any input speed a given minimum speed, but not from each input torque a given maximum torque.

  

The use of this transmission with very powerful engines and in very fast vehicles, such as sports cars, trucks, and heavy machinery is severely limited or not possible because an underdrive range of common variators of about 2.5, the is roughly the root of 6, 4, not enough to accelerate such vehicles from standstill to maximum speed at full power. The overdrive range of the variator can not be used with the maximum engine speed, because the high speeds of the traction means of the variator occurring here lead to the so-called polygon effect. As a polygon effect unauthorized vibrations in the traction means (link chain, thrust belt) are called at high traction speeds.

  

Common variators are limited in their conversion power and do not allow use with higher engine power. Solutions with an upstream hydraulic converter for starting have not proven particularly because of the higher fuel consumption by the necessary high starting speeds in the engine.

  

The final drive determined by the speed reduction in the axle differential directly the size of the starting torque and thus at the same time the size of the shortest and the longest translation, the underdrive and the overdrive. The length of the overdrive also determines to what extent the engine speed can be lowered and fuel saved. The reduction gear in Dl is relatively large or the overdrive relatively short. This means that it is not possible to drive very often in the lowest power range / engine speed range in order to significantly save fuel.

  

When purely electric driving the variator chain turns empty and reduces the efficiency. Although measures are taken (so-called CVT enhancement), the variator size with a common size of the conversion range of about 1: 6.4 and the required dimensions of the electric machines determine the maximum power, the conversion range, the size and the weight limiting.
The increase in performance in the commercial vehicle / sports car sector with a simultaneous increase in the conversion range is not achieved with the present concept.

  

The variator enhancement has a limited effect and reduces the effective radius of the traction device and thus the volume of the variator too little.
Another problem is that this transmission with the mechanical variator achieves the worst efficiency in its main application area, with the part-load operation in the longest variator overdrive. The drive pulleys are always loaded equally, which can lead to groove formation and unilateral wear in the variator.
The relatively strong weighting of the electric range leads to an additional weight and additional costs due to the relatively large electric machines and the required battery capacity. The absence of a wider, battery-independent, mechanical performance or

   Torque conversion of the engine, from start to very long overdrive, makes intensive use of electric machines essential, further reducing overall efficiency.

  

A second obvious prior art is the Two-Mode Hybrid of the GM DaimlerChrysler BMW Consortium Global Hybrid Cooperation (27th International Vienna Motor Symposium, 2006, advertising brochure (D2)). With the combination of a conventional automatic transmission, consisting of three planetary gearboxes, four clutches or brakes, a hydraulic converter and two E-machines with a traction battery, the electric power range is to be reduced. Although the problem of losses with the high electrical power flows and the high additional mass and costs with the two electric machines is addressed, but not satisfactorily resolved. For dynamic starting, relatively large electrical machines and a relatively large electric accumulator are also used here, although this reduces the overall efficiency.

   In addition, in practice, four fixed mechanical gears are often not sufficient for effective engine speed reduction and keep a drive, which is particularly intended for heavy or heavy vehicles, relatively inflexible. Although the integrated hydraulic converter is suitable for increasing the torque, it is less space-saving and energy-efficient.

  

The object of the present invention is
to overcome the mentioned disadvantages,
in particular to free the transmission power from the limiting dimensions of the variator and the electric machines,
in internal combustion engines, the power to convert from standstill forward and backward even at low speeds and torques to high drive torques,
to achieve very long translations with infinitely variable ranges of over R-square (with R = ratio range of the variator),
to build a total gearbox with stepless conversion even for very high speeds and very high drive powers in the range of a multiple of the common variator outputs in a relatively small space,
additionally with graded gears without variator power,
as so-called

   Hybrid drive with the power of a battery and the electric drive individually independently and also in synergy with the internal combustion engine to start, drive and recuperate when braking,
with an automatic start stop feature with an accelerator pedal pressure to set the vehicle and the engine in motion and start with engine power.

  

The solution of the problem is reflected in the characterizing part of claim 1 in terms of their essential features in the following claims with respect to further advantageous embodiments.

  

With a suitable distribution of the drive power to fixed mechanical, variable mechanical and / or electrical power strands all driving situations for a vehicle between standstill, engine idle, starting, driving with very long translations and reversing can be covered continuously. Thanks to selective networking of the split drivetrains with the two controllable variator outputs and with three-component planetary gearboxes, it is possible to start up mechanically with an increased torque without special engagement and to accelerate continuously over the entire conversion range of the transmission. Despite the integrated start-stop system with the engine switched off, the electric power and the dimensioning of two electric start-up machines can be kept small, because the started engine can also drive steplessly immediately.

  

Because the proportion of the variator power is withdrawn in favor of the direct mechanical gear train, the overall gear except for starting and accelerating can also work efficiently in addition to the long translations with partial load. The transmission according to the invention benefits from the fact that the maximum variator power can be increased with a specifically reduced variator conversion range.
The overall change range of the transmission is extended by a multiple use of a common mechanical variator also with a reduced Variator conversion range.

  

Thanks to the power sharing with a mechanically-fixed power train and a multi-used mechanical variator strand, the transmittable engine power can be greatly increased compared to the pure variator performance. If required, the variator power is supported by two electric machines. The end points of the individual variator ranges can in principle be used as mechanical gears, because there overlap two areas with activated clutches of each coming together stepless variator areas. In addition, freely dimensioned direct gears, lying between the fixed gears, can be switched on. These multiple-speed direct gears are each used with a freely dimensionable, shiftable gearbox as variator bridging.

   As a result, the converter efficiency can optionally be optimized with a corresponding motor management. The higher losses due to the variator or due to the electrical-mechanical conversion with the two electric motors can be avoided and bridged with these purely mechanical gear stages which are permanently installed in the overall conversion range.

  

With the existing electric machines can be driven purely electrically with a corresponding on-board power / drive battery. Engine performance and battery performance can be freely combined in hybrid operation.
In the hybrid version, all areas with electric drive are analogously possible during braking also with electrical recuperation.
In the inventive transmission, the starter or

   Starter for a start-stop operation and the generator for generating the on-board power integrated.
The power of the overall transmission is largely independent of the choice of electrical component and is not significantly affected by the size of an electrical storage.
Although an internal combustion engine is certainly the most common primary drive source, especially in motor vehicles, the use of the transmission according to the invention is by no means limited to such a primary drive source. Especially with stationary systems, other sources of power are certainly given. It may therefore be, for example, gas turbines, steam turbines, hydraulic turbines or other line sources. All of these sources of power should be understood by the term engine.

  

Reference to the accompanying drawings, the invention is explained in detail.

  

[0016] FIG.
 <Tb> FIG. 1 <sep> a first embodiment of a transmission according to the invention-1,


   <Tb> FIG. 2 <sep> is a first wave diagram corresponding to gear-1 of FIG. 1,


   <Tb> FIG. 3 <sep> a second embodiment of a transmission according to the invention-2,


   <Tb> FIG. 4 <sep> is a second wave diagram corresponding to gear-2 of FIG. 3,


   <Tb> FIG. 5 <sep> a third embodiment of a transmission according to the invention-3,


   <Tb> FIG. 6 <sep> a third wave diagram corresponding to the transmission-3 of Fig. 5,


   <Tb> FIG. 7 <sep> is a circuit diagram of gearbox 3,


   <Tb> FIG. 8th <sep> a second gear-2 in coaxial design,


   <Tb> FIG. 9 <sep> a third gear-3 in coaxial design,


   <Tb> FIG. 10 <sep> a fourth embodiment of a novel transmission-10 in parallel design,


   <Tb> FIG. 11 <sep> is a wave diagram for Fig. 10,


   <Tb> FIG. 12 <sep> a fourth gear-10 in coaxial design,


   <Tb> FIG. 13 <sep> einschaltdiagramm of gear-2 in coaxial design,


   <Tb> FIG. 14 <sep> a fifth embodiment of an inventive transmission-10. 0 in coaxial design. 

  

In the first embodiment according to FIG.  1with a first transmission configuration the following components are linked:
A motor M drives a split-torque shaft 6.  Alternatively, the motor M drives an intermediate shaft 5, for example with a faster drive. 
A first gear 3, which is fixedly mounted on the split-torque shaft 6, meshes with a second gear 2, which is fixedly mounted on intermediate shaft 5.  Connected to the intermediate shaft 5 is a variator 7 with traction means or an otherwise suitable CVT (mechanical continuously variable transmission, possibly a hydraulic gear or a toroidal variator), which has a second shaft running in the same direction and functioning as a variator shaft 8. 

   On the split-torque shaft 6 further sits a first electric motor 15, which can be mounted in the primary drive train and on the intermediate shaft 5.  On a driven shaft 51, in the secondary drive train, a second electric machine 16 sits.  The output shaft 51 is connected to a member of a split-torque planetary gear 10 and opens behind the electric motor 16 in an axle differential (not shown).  Next sits on the split-torque shaft 6, a third gear 12, which meshes with a fourth gear 13, which is connected to the summing member of the split-torque transmission 10.  This gear 12 can be operatively connected to a first clutch 4, optionally a toothed clutch, synchronous and load-free with the split-torque shaft 6 or a friction clutch.  Alternatively, a gear transmission 12/13 and a first clutch 4 may also be designed as a manual transmission. 

   The transmission 10 with three members whose summation member is connected to the fourth gear 13 and  with a sixth gear 27, which meshes with a fifth gear 26 on the split-torque shaft 6, whose first summand member is connected to the variator 8, the difference or  second summand member is connected to the output shaft 51, via the action of a third split-torque clutch 14, the z. B.  is mounted between the two addend members, partially activated, d. H.  frictionally controlled, and also completely blocked.  This third clutch 14 is henceforth called controlled clutch 14.  On the split-torque shaft 6 also sits a second clutch 25th  This clutch 25 may optionally be a toothed clutch, which is preferably connected at the same speed to the split-torque shaft 6 and the fifth gear 26 or a friction clutch. 

   Alternatively, the gear transmission 26/27 and the clutch 25 may also be designed as a manual transmission. 

  

The already in Fig.  1 integrated battery 50 can be amplified, beyond the use for on-board power and the start of the engine M addition, either for use with an automatic start-stop and / or for use in an electric driving in a hybrid version.  The battery 50 can then also be referred to as a traction battery, which can be designed as a supercapacitor, as an electrostatic accumulator or as a combination thereof and emits electrical power to the corresponding signals of the drive control 9 or  stores. 

  

Sensors are not listed in the figures to keep them readable.  Sensors are located everywhere where operating parameters in the drive control 9 are to be processed to switch gear ranges and to effect more favorable adjustments.  Such sensors are installed and measure, for example, the rotational speeds and torques of the motor M on the split-torque shaft 6, the converter on the variator shaft 8, the output proportional to the vehicle speed on the output shaft 51, the states and mode of action of the clutches and the vehicle brakes, the electrical power in the electric motors 15, 16, the charging and discharging, and the state of charge of the battery 50, the operating temperatures of the engine M, the transmission, the electric motors 15, 16 with regard to their targeted overload. 

  

The driver operates while driving an accelerator pedal, a service brake, usually a brake pedal, the direction, ie forward or reverse, a parking brake.  The vehicle may be further equipped with a selector switch which allows the type of operation to be selected; ie "normal" with mechanical operation without battery support and "H" if applicable with start-stop operation with the engine and battery support, as well as "EV" for purely electric driving without rotating engine M. 

  

The output signals of all these controls are transmitted to the drive controller 9 and the corresponding software with the inclusion of specific parameters such as efficiency maps of the drive source motor M, the electric motors 15,16, and the strategy for battery charging or  -Discharge processed.  Another level of control includes strategies and algorithms to optimize the overall efficiency in the transmission, optionally taking into account additional sensor values from ESP stability programs, ABS braking aids, cruise control, possibly satellite-based fuel economy optimization at, for example, B.  Commuter travel with the help of GPS / navigation system, which are integrated by the drive control 9 in compliance with the specified transmission work areas. 

  

With a suitable control in the drive control 9 braking operations can be performed primarily with the electric motors 15, 16 for recuperation of the kinetic energy of the vehicle and the vehicle brakes are used only at increased demand. 

  

In the following operating methods are explained by way of example, which in the embodiments of FIG.  1, Fig.  3, Fig.  5, Fig.  10, FIG.  14 described gear family act the same and are therefore named the same.  The names of these operating procedures, if already known, are taken from the literature.  New methods are also given new names here, which maintain the same meaning throughout.  The ending numbers in the designations agree with the cardinal number of the described transmission variant. 

  

The described transmission-1 according to FIG.  1 based on the well-known Split-Torque Geared-Neutral (STGN) method.  Here, this method is explained with the inventive integration of two electric machines and a battery, as shown in FIG.  1 shown. 

Start Split 1

  

Description of the inventive improvements in the transmission-1 of FIG.  1 according to FIG.  2:
In the Start-Split-1 area, the motor M rotates and supplies its power to the split-torque shaft 6.  The clutch 4 is closed and thus connects the split-torque shaft 6 with the summing member of the split-torque planetary gear 10th  At the same time, the split-torque shaft 6 is connected via the gear transmission 3/2, the intermediate shaft 5, the variator 7, via the variator shaft 8 with a second input, the first summand member of the split-torque transmission 10.  According to the dimensions of the variator 7, with the variator-R range, the design of the split-torque planetary gear 10 with its differential factor K and the translation of the two gear transmissions 2/3, 12/13, and the position or 

   Conversion of the variator 7, the output shaft 51 performs a resulting, continuous rotation of forward - about the standstill - to the rear with a corresponding torque.  The included Active Standstill (Geared-Neutral) fulfills the quasi-keeping of a vehicle on an inclined plane with engaged, rotating engine. 
Parallel to the torque conversion with the variator 7 can be according to the invention between the first electric motor 15 on the split-torque shaft 6 and second electric motor 16 to the output shaft 51 additional motor power transmitted via an electrical conversion.  This is referred to below as e-conversion. 

Improvements when starting (overcoming the so-called.  Starting weakness)

  

In the literature is in connection with the split-torque-geared-neutral method (STGN) always read from a "torque weakness at startup".  This statement overlooks the fact that in the prior art alone the use of the mechanical components is responsible for the weak starting and not the principal method in the STGN transmission.  The STGN process with its large torque multiplication, which can massively increase engine torque, has been experimentally verified decades ago (GM study and US Pat. No. 4,644,820), but so far the kinematics of variator transmission have remained close to Geared-neutral point described inaccurately. 
Nevertheless, the idea of weakness in academic circles continues to circulate, hindering possible developments. 

  

For the understanding of the present inventive performance understanding of the operation of a traction means variator with variable radii of action in the pulley sets is a mandatory requirement. 
In the underdrive of a mechanical traction mechanism variator, the effective radius of the driving disks is small.  The traction means rotates due to the greater distance between the Anpressscheiben closer to the disc axis, which is why the contact pressure on the discs to compensate for the smaller radius and the greater tensile force must be greater.  In torque law, this corresponds to the constant torque as the product of disk effective radius x tensile force. 
In the variator overdrive, the opposite is true: If the effective radius in the driving disk pair is large, the corresponding pressure can be reduced. 

   The traction means, ie link chain or push belt, runs here at the same engine speed at a higher speed and therefore with a smaller tractive force than in the variator underdrive area, where the traction means runs slower, but with higher traction. 
Technically, and crucial to the further understanding of the invention, the variator overdrive mechanical variator system can transmit greater power than the transducer power needed to transmit the maximum engine power. 

   Speed and effective radius in the drive pulleys are both large in the overdrive at the maximum engine power, the disc pressure is far from the maximum because of the lower chain tension in the variator overdrive: contact pressure and variator performance can thus be increased. 
This is not relevant to a conventional drive when a variator is simply connected between a motor drive and an axle output. 
In the areas with split-torque torque distribution, ie the reverse 1 / start split 1 and the overdrive split 1, the variator effect or  the transmission power is mirrored by a combination of the variator and a split-torque gearbox.  This means that the overdrive area of the variator comes here, ie when moving forward from standstill, in front of the underdrive area of the variator. 

   In practice, this means that just when starting, when the transferred variator power is very large with the high Zugmittelgeschwindigkeit, the torque only minimal or  is just as big as the product of variator-minimum moment times the split torque-gearbox differential factor K-1.  A large part of the variator power is only recirculated, so it runs in a circle with little external effect.  This Variatorleistung is subject to all friction factors and other resistances.  The relative power loss (= power loss / output power) is at the geared neutral point, the active standstill, the highest, because no power goes to the output, because the speed of the output shaft 51 is equal to zero. 

  

In the split-torque-geared-neutral method (STGN), only the variator 7 can convert the engine input power to the product torque times speed at the output shaft, called torque multiplication.  Only the variator 7 can specify the basically necessary control performance as a product of control speed times control torque, which is combined in the split-torque transmission 10 with the power from the direct drive of the split-torque shaft 6.  Any excess engine power not converted by the variator 7 therefore remains unused in principle.  This means that the drive motor its full power, z. B.  when starting, can not bring or  must bring if the variator can not handle it. 

   It follows that the maximum starting torque converted by the variator 7 at the geared neutral point is quite independent of the engine power and depends primarily on the variator power. 
With the increasing STGN transmission ratio or  with the increasing vehicle speed and the torque capacity increases in the variator 7, z. B.  starting in the variator overdrive, and reaches its maximum at sync point B, d.  H.  in the shortest variator underdrive. 

   This variator torque maximum in the Start-Split-1 range is often above the engine power and then remains unused. 
When starting in the STGN range, the engine speed is too high to compensate for the smaller engine torque or  of too low output torque ultimately counterproductive, as this requires a shorter total translation; However, this shorter overall ratio prevents a more dynamic acceleration with the higher torque capacity in the variator and leads to so-called start-up weakness. 
A consequence of this described here, not so obvious relationship is thus according to the invention in the targeted dosed revving the engine so that exactly the required power is generated. 

   This precise operation of the engine, in turn, brings the highest efficiency to the start and reduces fuel consumption and immissions to a minimum. 

  

The following explanations describe how, in the area of starting, the power applied by the motor M can be used in addition to variator conversion.  Analogously, the various options z. B.  used in the order of their efficiency. 

1.  Electro-enhancement with e-conversion

  

By a power-split operation in STGN startup, with a breakdown of the applied engine power, additional, ie excess, engine power that can not cope with the variator, parallel to the variator conversion z. B.  be electrically, hydraulically or mechanically converted.  The two electric motors 15, 16 can convert a part of the engine drive power as a bypass, bypassing the Variatorwandlung and regardless of the battery and thus give an additional torque z. B.  directly to the output shaft 51 from.  This process is referred to herein as e-conversion. 

   The two electric motors 15, 16 have their highest torque just when starting at low engine speed and can therefore be in the range start-split-1 in FIG.  2ideal compensate for the described inverse torque characteristic of the variator 7: The greatest e-machine torque is present at start-up and then decreases.  The summed output torque of the variator 7 and second electric machine 16 can thereby follow the traction power hyperbola, the speed vs.  Torque diagram of a given engine power.  Thanks to the easier controllability of the electric motors 15, 16 can also be achieved with the help of the drive control 9, a starting characteristic that exceeds even the high standard of hydraulic hoppers, since this transmission-1, in contrast to the usual hydraulic hoppers requires no minimum speed. 

Second  Start Enhancement with Controlled Clutch

  

During the first time when starting can be controlled by the drive control 9 regulated activating or  Engage the controlled clutch 14 in the split-torque planetary gear 10 another part of the engine power can be used for the drive.  With the clutch 14, for example, the first summand member of the split-torque planetary gear 10 with the second summand member rubbing or  only partially connected, analogous to a slipping, partial Einkuppelvorgang in a multi-step transmission.  Thus, the split-torque transmission 10 is partially blocked and thus initiates an additional part of the engine power directly from the split-torque shaft 6 in the output shaft 51 a.  This process is referred to here as Controlled Coupling. 

  

When starting the engine power or  -speed are kept small, because the power requirement is small, according to the power as a product of starting speed on the wheel x maximum torque of Variatorwandlung and Elektandandlung.  The controlled coupling with the controlled clutch 14 on the one hand when starting the smallest efficiency, but on the other hand helps the overall transmission by blocking the split-torque planetary gear 10 to a fixed mechanical stage with the highest efficiency.  In this case, the motor M is connected via the split-torque shaft 6 and the gear transmission 12/13 directly to the output shaft 51, which is referred to here as a fixed gear 1. 

  

The so-called.  Torque multiplication and the variator's reverse conversion range are directly related to the combination of the varia- tor conversion range R and the differential factor K of the split-torque planetary gear 10: K = n1 / n3, at n2 = 0; n1, n2, n3 are the rotational speeds of the individual members of the split-torque planetary gear 10. 
With R> K, the split torque change range is extended from the geared neutral point (active standstill) by one reverse range, while the torque multiplication is removed from the maximum. 

   With R = K results in the highest possible torque multiplication, but only a split torque range with approaching forward from a standstill, the geared-neutral allowed. 
The e-machines 15, 16 can always be operated with additional power from the battery 50 and so support the drive of the motor M, except 'during a maximum power conversion in the start-split-1, where an additional power requirement is hardly given.  Conversely, electrical power can always be diverted from the transmission or  be recuperated and stored. 

  

The second electric motor 16 may, as a variant, not shown, in the transmission-1 optionally also on a non-driven axle or  act on non-mechanically driven wheels, optionally with wheel hub motors, and thus enables a mechanical-electric four-wheel drive.  With a larger electric storage 50, a purely electric driving operation and a brake recuperation operation is possible.  In this case, there is a free choice of the electric component: Micro, mild, full hybrid versions are possible according to the dimension of the battery 50, the electric motors 15, 16 and the variator 7. 

   For the generation of the on-board current or  to start the engine, no further electric machines are required in addition to the two electric motors 15, 16. 
With a hybrid version d. H.  with a larger drive battery 50 can be approached in addition to the motor starting, also purely electrically with the second electric motor 16. 
In a stationary vehicle, the motor M preferably also stands still.  When pressure is applied to the control element corresponding to the accelerator pedal, the vehicle immediately starts to move electrically in accordance with the invention.  When exclusively electric starting, z. B.  after the preselection of an "EV" switch for purely electric driving, the clutches 4, 14, 25 are open and allow the gear transmissions 12/13 and 26/27 unhindered turning on the summing member of the split-torque planetary gear 10th 

   When the motor M is not rotating, the shafts 5, 6, 8 and the variator 7 stand still.  For additional power requirements, eg. B.  beyond the battery power, the first electric machine 15 acts via the split-torque shaft 6 as a starter on the motor M.  The motor is started parallel to the electric drive, turns up and acts immediately self-propelled.  The first electric machine 15 optionally switches from the electric motor mode to the electric generator mode and then immediately converts the resulting power from the internal combustion engine M. 

  

The speed of the motor M is in this constellation only smaller than the rotational speed of the output shaft 51st  The merger with the transmission is therefore in a medium translation, z. B.  in the area Full-Drive-1 instead.  The drive control 9 continuously regulates the gear ratio of the variator 7 in favor of a mechanical connection between the split-torque shaft 6 and output shaft 51 and finally blocks z. B.  the split-torque planetary gear 10 with the clutch 14 smoothly and without dome losses.  Immediately the full engine power flows mechanically through the variator 7.  The gear ratio can then be further changed.  The electric machines 15, 16 can now run empty or  be operated with power from the battery 50. 

  

Another way to start consists of a start with two electric motors 15, 16: The second electric machine 16 drives the output shaft 51, while at the same time the first electric motor 15 with closed clutches 4, 14 d. h with blocked split-torque transmission 10, the engine M starts.  The variator 7 rotates with ease, d. H.  without drive or  Control performance.  After a short time, the engine itself gives off power and supports even at very low speeds the drive train, consisting of the firmly connected shafts 6, 51, the so-called.  Fix gear 1 start.  If the two shafts 6, 51 are mechanically coupled, this is referred to here as a fixed gear 1.  This fixed gear 1 can be in a conventional step transmission about a 2.  Gear correspond. 

   As soon as the engine M runs around and z. B.  the oil pressure for the Scheibenanpressung is constructed in the variator 7, leave the fixed gear 1, changed in the area Start-Split-1 and z. B.  be driven with selectable increasing engine power.  Starting directly from the fixed gear 1, the synchronizing point B, a reduced pulley pressure level of, for example, 50% is sufficient, since only a reduced variator torque is achieved with maximum performance and thanks to the torque multiplication of the variator 7 with the split-torque transmission 10. Input torque must be converted. 
Or it can be changed into the area Full-Drive-1 and driven with a constant or sinking engine power. 

   Conversely, when braking the vehicle, for example, only the engine M with the help of the first electric motor 15 can be stopped completely, while the second electric machine 16 with open clutches 4, 14, 25, the vehicle slows, for example, slower. 
This variant allows, for. B.  at a minimum dimensioned electric range, dynamically start with a relatively small electric battery 50 and both electric machines at the same time without first keeping the engine M idling ready. 
Alternatively, it can be approached analogously with switched Fix gear 2. 

Full-Drive 1

  

At the synchronization point B, at the upper end of the range Start-Split-1, the split-torque planetary gear 10 with the clutch 14 z. B.  blocked dynamically, that is, the effect of the clutch 14 may begin even before reaching the synchronous speed of the shafts 8 and 51.  When blocking the variator 7 is effectively overhauled and thus running without load.  The drive control 9 can adjust the engine speed to optimize the power transmission in the transmission and so z. B.  optionally extended with the fixed gear 1 drive. 
In the synchronization point B, resp.  after driving with the fixed gear 1, the direction of power flow in the variator 7 changes. 

Third  Electro-enhancement in the area of Full-Drive-1:

  

In the area Full-Drive-1, the variator 7 basically makes the whole transmission of engine power.  The higher variator load without the split-torque mode preferably occurs in smaller time shares.  Alternatively, the extreme load in the variator underdrive can be alleviated by the electro-enhancement described below. 
In the shortest underdrive range of the Full-Drive-1, the variator requires the highest traction force of the traction device, which requires very high to maximum contact pressure in the variator discs.  This goes back quickly with the growing translation.  In the transmission, the two electric motors 15, 16 are present, which can easily reduce the maximum load occurring on the drive pulleys, by once again, after starting in the starting split-1, driving power in the bypass on the variator 7 over. 

   In contrast to the mechanically clearly limited maximum variator performance, the two electric machines 15, 16 can benefit from the possibility of a short-term overload.  Optionally, in comparison to the mechanical Variatorwandlung worse electrical efficiency can be compensated by electrical power from the battery. 
Driving in the variator underdrive range of the Full-Drive-1 range can be shortened by lowering the engine speed and at the same time shifting the transmission ratio more quickly towards overdrive.  This makes sense with regard to the shortest possible time with the electro-enhancement of the variator. 7 

Overdrive split 1

  

In the area of the Full Drive 1, the clutches 4, 25 are opened and the third clutch 14 is closed, so that the entire engine power flows through the variator 7, possibly without the power of an electric enhancer.  With a complete adjustment of the variator 7, the transmission passes through the full-drive-1 range and then reaches the second synchronous point Cl.  Once the split-torque shaft 6 is synchronized with the gear 26, which meshes with the gear 27, which in turn is driven by the split-torque transmission 10, the second clutch 25, optionally rubbing or load-free, be closed.  Thus, the second fixed gear stage, here called Fix gear 2, reached. 

   Now the split-torque clutch 14 can be opened again and the second split-torque range, the overdrive split-1, used for the further transmission ratio. 
With the decreasing power recirculated here in the variator, the mechanical efficiency increases to the maximum in all three stepless ratio ranges Reverse-Split-l / Start-Split-1, Full-Drive-1, Overdrive-Split-1. 
The smaller the factor K in the split-torque transmission 9, the larger the overdrive-split-1 range becomes, analogous to the formation of a region Reverse-Split-1 as a backward extension of the range Start-Split-1. 

4th  High-speed enhancement to increase the maximum variator performance when transitioning from Full-Drive-1 to Overdrive-Split-1. 

  

If a variator with the highest technically feasible performance drives through the entire full-drive range, in its overdrive part at the upper end of the Full-Drive-1 and at the beginning of the Overdrive-Split-1 unacceptable vibrations in the traction device occur , the so-called  Polygon effect.  Since these vibrations depend directly on the Zugmittelgeschwindigkeit, both engine speed and the transmission ratio or  the effective radius of the drive pulley are reduced to the intermediate shaft 5 in order to remain within the allowable range with the Zugmittelgeschwindigkeit. 
To achieve an increasing speed, either the engine speed or the variator ratio can be increased or both together.  However, to stay within the polygon effect limits, the engine speed can be lowered while increasing the gear ratio. 

   The lowering of the engine speed is more effective compared to the opposite increase in the variator ratio squared, so that the Zugmittelgeschwindigkeit, which is subject to the polygon effect, must not increase in their absolute value.  Changes in the highest engine speeds usually have only relatively small effects on the maximum engine power, so that the consequences of the speed reduction can be accepted. 

  

Also during a so-called.  High-speed enhancement, the increase in vehicle speed is regulated by the drive control 9.  The engine speed is lowered from the maximum speed with the maximum power and at the same time in opposite directions with increasing variator ratio changed over to the overdrive maximum so that barely any polygon effect with the maximum Zugmittelgeschwindigkeit occurs.  While the engine speed drops only slightly, z. B.  At 85% of the maximum speed, the transmission ratio is increased faster, until in the synchronization point Cl of the overdrive-split range of the transmission is reached. 

   Thereafter, at the same time for further speed increase in addition to increasing the transmission ratio ratio and the engine speed can be raised again, because with the conversion in the direction of the variator underdrive Wirkradiusradius in the variator drive pulleys decreases again.  The difference to the maximum power during the speed enhancement, the z. B.  is less than 10% of the motor power, can be compensated with power from the battery. 
With the changeover to the Overdrive-Split-1-range, the overall efficiency of the gearbox in continuously variable operation increases to its maximum. 
In Fix gear 2, there is a second maximum efficiency with fixed transmission ratio, thanks to another variator override. 

  

The high-speed enhancement can be used specifically to increase the maximum variator performance, because in a transmission-1 according to FIG.  1The translation maximum does not coincide with the variator change maximum, as in a simple variator application.  With the proper choice of variator range R, split torque transmission factor K, and electrical conversion between the first E machine 15 and the second E machine 16, a wider range of translations within the polygon effect limits can be chosen than with a simple variator transmission is possible. 
Analogously to the high-speed enhancement, the optimum reduction of the engine speed when starting in the Start-Split-1 to the just required minimum is called low-speed enhancement. 

  

The goal of a very long overdrive split-1 ratio may be the maximum reduction in engine speed.  The engine power can z. B.  be used directly from idle speed relatively efficient for the vehicle drive.  Such a speed reduction succeeds with gear total change ranges, which are greater than z. B.  10th  As a consequence, base loads such as the driving resistances at urban speeds, the electric on-board consumption etc.  even with a small engine power, d. H.  be covered with minimum engine speed and without load point increase.  The load point increase, ie the artificial overloading of the engine, is usually achieved with a production of electricity, which is cached in a battery. 

   Only with this intermediate storage does the electrical efficiency decrease even further and thus brings little improvement. 
Minimal power can be provided with common types of transmission only by a full e-conversion or the electric drive in a hybrid vehicle with extensive batteries. 

  

In the transmission-1 according to FIG.  In a hybrid design, ie with an amplified battery 50, the motor M can drive mechanically efficiently even at low speeds.  Only short-term changes in the driving resistance, z. B.  due to changes in the topography or small accelerations are caused by the additional power z. B.  covered with the second electric machine 16, from the battery 50, so that motor M and variator 7 do not have to constantly commute through their operating ranges.  Even small outputs of motor M and battery 50 can be added and combined as needed. 

   As a side effect of a long gear ratio, which also covers small engine power from the starting range to the longest overdrive, the dimension of the electric motors 15, 16 can be small and the capacity of the battery 50 can be kept to a minimum, without negative consequences for driving.  Thus, the battery 50 only has to deliver the peak power, while the basic power of the engine M is produced more efficiently directly. 

5th  Variator Enhancement

  

A main starting point for increasing the performance in continuously variable transmissions lies in the improvement of the specific variator performance, in this case so-called variator enhancement.  The reduction of the variator conversion range R plays a central role. 
In this case, with a reduction in the conversion range R, an increase in variator power with the square root factor from standard R / R is achieved. 
Alternatively, with the reduction of the conversion range without performance increase, a variator volume reduction in the ratio of e.g. B. 

   R / R standard size, with R μ 6.4, in the 1.5th power. 
Several, smaller variator ranges can be combined to form an overall larger total gear shift range, e.g. B.  also achieves greater flexibility and higher efficiency than is possible with a single variator conversion in the prior art.  In addition, with a small conversion range R, variators can be equipped with double chains / traction devices, so that their transformer capacity is almost doubled. 

  

Transmission-1 according to FIG.  1 let z. B.  with massively increased performance, with smaller speed differences, reduced extreme loads and bypassing the polygon effect build.  The two split-torque sections with the 2 fix gears increase the original Variator 7 Full-Drive-1 range to a wider total range of change while integrating forward and reverse startup from standstill. 

6th  Hybrid flexibility enhancement:

  

Alone with a reinforced battery 50, without further extra components in the form of hardware, the transmission is a highly effective hybrid drive without restrictions. 
Thanks to the two electric motors 15, 16, the highest efficiency can always be utilized between the drive sources motor M and battery 50.  Basically, the power from the motor M with a power flow through the mechanical transmission parts brings the highest efficiency.  The electric drive, however, is always ready to use, and can recuperate additional kinetic and potential energies or  to save. 

   This results in the motor M as the main task of the mechanical drive and the electric field, the task of using the recuperated and cached electrical energy as effectively as possible. 
Often, the power capabilities of the e-machines and the battery are not sufficient for a complete start-up and acceleration, moreover, the mechanical transformation proposed here is usually more efficient.  The most effective use for the electrical energy thus remains primarily the indispensable feeding of the electrical consumers and only recently the support of the rolling motion at a low power level and / or with a short service life. 

  

For the area reverse split-1, reversing, z. B.  also an exclusive electric drive (E-conversion without mechanical variator support) can be selected.  As a consequence of an increase in torque multiplication in the areas of Start-Split-1 and Overdrive-Split-1, the mechanical range Reverse-Split-1 is either kept small or is not available at all.  The area Reverse-Split-1 can be electrically covered with the second electric machine 16.  In this case, the electric motor 15 with rotating motor M generate the electrical power.  So electric driving is possible without battery power problem. 

7th  M enhancement to optimize the engine-mechanics range in the overall transmission:

  

The stepless conversion brings a great deal of flexibility, which usually has to be bought with a loss of efficiency.  The active in a continuous conversion in the mechanical, electrical, hydraulic converters components are sometimes considerably burdened, which can sometimes lead to major warming.  In contrast, direct gear transmission can only ever convert a defined ratio with better efficiency. 

   Through the combination of continuously variable ratios and fixed gears in practice-oriented distribution can be controlled with the help of a corresponding drive control 9 optimal operating ranges in a field with all engine-drive-gearbox combinations and thus achieve optimum efficiencies for a total transmission system with variable flexibility. 
With one or more optional, freely selectable direct transmissions, consisting of a seventh gear 42 which is fixedly connected to the split-torque shaft 6 and an eighth gear 43 which can be coupled to the variator shaft 8 with the aid of a fourth clutch 44, the variator 7 can be bridged at a fixed ratio. 

   Analogous to the process when reaching a synchronous point, the so-called direct gear 42/43 is coupled without load when reaching its fixed ratio with the clutch 44.  Thanks to the sequence of several variator ranges in the overall transmission, a direct gear described here can also be used several times.  Optionally, the fourth clutch 44 may be designed as a toothed clutch, as a manual transmission or as a controlled clutch. 

  

In FIG.  FIG. 3 shows a second exemplary embodiment as transmission 2 according to the invention.  This embodiment is particularly suitable for the conversion of high mechanical performance.  The from Fig.  1 adopted E-machines 15, 16, however, are preferably designed for smaller electrical power. 

  

If in the selection for a transmission-1 according to FIG.  1
the engine power is above the power range of the variator,
the mechanical reverse region is too weak or absent because of R> = K,
a small electrical power range does not suffice for the starting operation,
to be approached with high power very dose (such. B.  with a hydraulic converter),
a high starting converter or  Transmission efficiency is to be achieved, meets the transmission-2 according to FIG.  3diese requirements, without the in the embodiment gear-1 of FIG.  1 described ways to do without. 

  

By extension with a so-called.  Power multiplication planetary gear 20 and an inversion brake 35, the transmission power can be significantly increased, an extended mechanical reverse area with high torque and the proportion of electrical power can be reduced.  The option of a freely selectable electro-hybrid range with a stronger traction battery 50 remains as fully preserved as the choice of, for example, four direct drives with a direct transmission 42/43. 

  

The power-multiplication gear 20 is a summing planetary gear that combines the powers of the split-torque shaft 6 and a planetary shaft 11 and introduces into the output shaft 51.  The prerequisite for being able to start from the active standstill with the output shaft 51 is the possibility of a rotational movement on one of the summand elements of the power-multiplication transmission 20 also in the negative direction; only a negative rotating derivative of the engine power can compensate for the always positive rotating motor drive of the other Summandengliedes, so that an output zero results. 

   This is in the embodiment of FIG.  3 achieved with the installation of a so-called core gear-1 of FIG.  1, which brings a continuous transition from the reverse to the forward conversion region. 
In the core gear-1 of FIG.  For reaching the geared neutral point, a variator 7-conversion range R must be greater than the split-torque planetary gear factor K, d. H.  R> K can be chosen.  Otherwise, in the middle of the starting range according to FIG.  3 variator switching, here called variator inversion, executed, which would lead to an interruption in the drive. 
With a so-called.  Inversion brake 35 z.  B.  on the gear 26/27 or on the summation element, the summation member can be stopped and held in the split-torque transmission 10. 

   Thus, when the clutch 14 is open, the direction of rotation of the movement from the variator 7 for the planetary shaft 11 is reversed or  inverted and the transmission range with a strong mechanical range Reverse Split 2 extended.  Directly at the geared neutral point A2 according to FIG.  4 is now the underdrive range of the variator 7 for stepless reversing. 
With a power-multiplication transmission 20, the total transmission power can be increased while the power of the variator 7 remains constant.  The overall conversion range of transmission 1 is reduced in transmission 2 with said transmission 20 and at the same time expanded again with a new range reverse split 2. 

  

The associated operating method of this transmission-2 of FIG.  3 is shown in FIG.  4 and described below:
The motor drive power is analogously in this gear in the primary power train on the split-torque shaft 6 or on the intermediate shaft 5 and is divided from there.  This means that here too, the motor M drives the split-torque shaft 6.  In addition to the transmission 1 according to FIG.  Here, a power-multiplication planetary gear 20 with a summand element is fixedly connected to the split-torque shaft 6.  A second summand of the power-multiplication planetary gear 20 is fixedly connected via a planetary shaft 11 with the differential element (output) of the split-torque planetary gear 10. 

   Thereby, all output movements of the planetary shaft 11, which are known from the first embodiment gear-1 ago, in this transmission-2 together with a direct drive from the split-torque wave 6 coming in the power-multiplication planetary gear 20 recombined, what is called power multiplication.  The from Fig.  1 known areas reverse-split-l / start-split-1, full-drive-1, overdrive-split-1 are characterized by the combination of gear-1 according to FIG.  1 with the power multiplication planetary gear 20 in the embodiment of FIG.  3 new to the areas Start-Split-2, Full-Drive-2, Overdrive-Split-2, in which case the 2 always for the cardinal number of the embodiment gear-2 according to FIG.  3steht. 

   A newly created area Reverse-Split-2 comes in addition to it. 
With reference to FIG.  3, the inventive function of the transmission-2 will be described below.  The wave diagram according to FIG.  4 represents the relative speeds vs.  Transmission conversion. 

  

In the active standstill with the engine M is z. B.  the area Start-Split-2 turned on, that is, the variator 7 rotates in its maximum overdrive position, the split-torque shaft 6 is connected via the clutch 4 to the split-torque transmission 10, the clutches 14, 25th are open.  As soon as the variator 7 moves in the direction of its underdrive, i. H.  in the sense of forward acceleration, is adjusted, the vehicle moves forward.  The vehicle can be additionally accelerated with an E-conversion between the E-machines 15 and 16 in order to compensate for the fundamental overdrive weakness when starting in the conversion of variator 7.  In addition, the vehicle is accelerated even more forward when the split-torque clutch 14 is activated in its function as a controlled clutch. 

  

If the vehicle to start backwards, only the clutch 4 is opened, then the variator 7 of maximum overdrive to minimal underdrive adjusted, which is referred to here as variator inversion.  Finally, z.  B.  the gear transmission 12/13, the gear transmission 26/27 or the sum of the transmission member 10 with an inversion brake 35 is completely stopped and held.  The vehicle is preferably still (or  can be braked with the help of vehicle brakes).  Thereafter, the variator 7 again in the direction of its overdrive, d. H.  in the sense of a reverse acceleration, be adjusted.  The Variatorwelle 8 is accelerated, this movement is reversed by the stopped sum element in the split-torque transmission 10 and the vehicle is exactly dosed backwards in motion. 

   In addition, an e-conversion can also be done backwards. 
Even if in the split-torque planetary gear 10, the gear transmission 12/13 or  the gear 26/27 is stationary, the power from the variator shaft 8 is converted to the planetary shaft 11, that is, multiplied by a factor related to the split-torque planetary gear 10, as so-called.  Torque Multiplication.  In addition, the direction of rotation in the split-torque planetary gear 10 is turned in the opposite direction, that is, inverted; The planetary shaft 11 is thereby driven backwards, whereby the energy conservation in the planetary gear 10 is maintained. 

   The reverse split 2 area works analogously to the other split areas in FIG.  1 and FIG.  3 and differs only in the speed of the sum member of the split-torque transmission 10, which is zero here; Zero is thus also the power supplied via the summation element.  A particular advantage of the reverse-split-2 is that the high-torque variator underdrive rests precisely at the geared neutral point, allowing the highest mechanical starting torque to be converted steplessly backwards from active standstill. 

  

With the optional sitting in the primary drive train on the split-torque shaft 6 or on the intermediate shaft 5 first electric motor 15 and the second drive train now sitting on the planetary shaft 11 second electric motor 16 may additionally an e-conversion be performed, which also reinforced by the power multiplication in the planetary gear 20 and  is multiplied. 

   The amount of mechanical power flow directly through the split-torque shaft 6 is also increased when power is supplied from the battery 50 to the electric machine 16, so that the torque balance in the power-multiplication transmission 20 is always maintained. 
For mechanical reasons, even in summing power-multiplication planetary gear 20, both summand members are always driven by torques corresponding to planetary gear factors K, [K-1], 1 to be in equilibrium with the torque on output train 51 by K factor stand.  This is achieved in that the variator 7 in the required amount on the gear transmission 2/3 on the split-torque shaft 6, a partial torque or  diverts or feeds a partial power. 

   The variator 7 converts this partial power as needed, thus controlling the power flow between the split-torque shaft 6 and the planetary shaft 11. 
Primarily, both summand terms of the power multiplication planetary gear 20 are driven by the same split-torque shaft 6.  Part of the torques or  The engine power is over two branches, firstly the variator 7 and secondly via the gear transmission 12/13 or  the gear transmission 26/27 branched off (split torque).  When bridging the variator 7 with direct gears, part of the power from the split-torque shaft 6 also flows into the variator shaft 8 via the coupled transmission 42/43.  A third branch leads from the split-torque wave 6 directly into a summand element of the power-multiplication transmission 20. 

   Only the first of these power branches is converted in the variator 7 and in the split-torque transmission 10 from the fixed second branch of the transmission 12/13 or  26/27 reinforced.  After this conversion with variator 7 / split torque transmission 10, the now combined partial power or  the after the variator 7 amplified control power using the power-multiplication gear 20 again with the third branch, the split-torque shaft 6, merged and thereby converted to the desired rotational speed / torque combination as power to the output shaft 51 ,  The rotational speed of the planetary shaft 11 and the rotational speed of the split-torque shaft 6 with the associated torques together comprise a total rotational speed range generated by the power-multiplication gear 20.  is reduced as the torque is increased. 

   Between the Summandengliedern the power-multiplication transmission 20 is always a dynamic torque equilibrium, which is generated exclusively by the control of the variator torque, with additional e-conversion by the regulation of the torque of the electric motor 16 on the planetary shaft 11, held or  is changed. 
The power-multiplication transmission 20 functions as a power-cumulative mechanical element that reduces the proportion of variator 7 power relative to the overall transmission power.  optimized.  The term power multiplication transmission thus refers in particular to the increase of the specific variator 7 power, which often occurs as a limiting factor in continuously variable transmissions.  At the same time, the power-multiplication gear 20 acts as a speed-reduction stage, even before z. B.  an axle differential. 

  

With a parallel-serial combination of core-gear-1 (thus according to the first embodiment) and power-multiplication gear 20 can at the lower end of the start-split-1 of FIG.  2, at the end of the area Reverse-Split-1 in the first embodiment or  at the end of the variator range, use a new Geared Neutral point, labeled A2.  The transmission 22/23, the variator region R, the split-torque transmission 10 and the power-multiplication transmission 20 are dimensioned accordingly.  A2 is in speed vs.  Gear ratio diagram according to FIG.  4 left of A1, the geared neutral point of gear-1 in FIG.  Second 
With an additional area Reverse-Split-2, the entire conversion area increases. 

   Because the new synchronous point A2, in which the output shaft 51 stands still, is to the left of Al, a speed vs. speed also changes.  Torque diagram showing the Zugkrafthyperbel in the gear-2, as shown in FIG.  Third  The traction power of the first embodiment, which can be represented for the core gear 1, is raised in the embodiment gear-2 thanks to the interaction with the power-multiplication gear 20, because a second branch next to the variator 7 branch an additional partial Power to the output shaft 51 leads.  With the integration of the area Reverse-1 also shifted the geared neutral zero Al with the transmission-1, to A2 with the transmission-2. 

   As a result, the tractive force hyperbola is raised with a transmission 2 on the one hand, as described above, on the other hand, its ordinate zero point from Al to A2, or  shifted in a representation to the left (not shown), so that the traction power in a transmission-2 is wider and flatter.  In other words, with the integration of the Reverse-1 section, the overall shift range in Gear-2 becomes wider and thus the relative changes become smaller or smaller.  flatter.  As a result, the Variator 7 torques in the Start-Split-2 range will increase less than the required Overdrive-Split-2 Variator 7 torques compared to the Start-Split-1, even though the Traction Force-2 is higher generally raised, or  that the total power at a power multiplication with a so-called. 

   Power multiplication factor is increased. 
This means technically that the variator 7 in FIG.  4, in the area of Full-Drive-2, it is necessary to convert an underdrive torque that is not as strong as in Overdrive torque, as in Full-Drive-1.  This also means that the same variator 7 in the transmission 2 overall can convert a higher engine power, thanks to a so-called.  Torque enhancement in the variator 7.  Torque enhancement uses all the technical variator potential instead of just converting one power as a constant product (speed through torque) over the entire range. 

   The power of the overall transmission can be compared with the power multiplication gear 20 in relation to the zero offset (B-A2 / B-A1) and in relation to the torque enhancement factor, i. H.  the increase in variator maximum torque in the range of full-drive-2 (variator 7) -1: 1 ratio, can be increased.  The reduction of the output speed of the shaft 51 is determined by the choice of the power multiplication factor, which depends among other things on the transmission 22/23 and the power-multiplication gear 20.  The converter power of the variator 7 is lowered at engine maximum power in the range of the now-called split-2 and mentioned in the underdrive of the now full-drive-2 range or  equal in power requirement and only in the range of the variator 7-Overdrive in the area Full-Drive-2 resp.  increased in the Overdrive Split 2 area. 

   This simply makes better use of the potential of a common mechanical variator without further technical effort.  The total power in the transmission-2 can thus be raised without individual transmission components must be strengthened.  In addition, the relative power components of the two electric machines 15, 16 can be reduced without degrading their effect in comparison with transmission 1. 

Electric starting in hybrid mode:

  

With appropriate dimensioning of the electric motors 15, 16 and the battery 50 can be approached with the engine M also purely electrically.  When the split-torque shaft 6 is stopped with the motor M and all the clutches 4, 14, 25 and the inversion brake 35 are opened, the electric motor 16 can drive the power-multiplication gear 20 alone.  The power-multiplication gear 20 acts at standstill split-torque shaft 6 as a stationary transmission with a multiplication factor, which can increase together with the gear transmission 22/23, the starting torque of the electric motor 16. 

   In addition to the resistance of the stationary motor M, either the direct clutch 44 can be engaged or the electric motor 15 can act as a brake with a corresponding torque or as dynamic control of the standstill of the split-torque shaft 6. 
Regardless, or  simultaneously with the start of the vehicle, and the engine M can be started with the first electric motor 15.  The drive control 9 takes over the control of the balance in the power multiplication gear 20 and controls with the clutch 4 or 14 or 25, or a combination of them, the position of the variator 7 and the rotational speeds of the two electric machines 15, 16 and of the engine M to the smooth, smooth transmission combination.  The variator 7 rotates with no power transfer, driven only by the intermediate shaft 5 and the variator shaft 8. 

   The controlled merger point can move continuously with open clutches 4, 14, 25 and an activated adjustment of the variator 7, z. B.  in the translation area Full Drive 2.  As early as possible, ev.  even before the merger, the split-torque clutch 14 can be closed dynamically; As a result, the total transmission is operated immediately mechanically via the variator 7 or  controlled.  The two electric machines 15, 16 can then be returned as needed from the drive-starting power or continue to operate for support. 

  

Combined starting of the engine M and starting with both electric machines 15, 16, for example in the "Hybrid" mode:
To start the engine and to start with the vehicle using the two electric motors 15, 16 can be started with the blocked split-torque transmission 10, in the switched fixed gear 1 in principle without support by the variator 7 immediately.  Once the engine itself delivers power and z. B.  the oil pressure in the variator 7 is constructed, can, regulated by the drive control 9, leave the fixed gear 1 and steplessly driven.  The two electric motors 15, 16 can deliver their highest torque when starting and thus compensate for the longer gear ratio in the fixed gear 1 compared to shorter gear ratios with the stepless mechanical conversion. 

  

The vehicle is selectively braked in the hybrid version with the two electric motors, for recuperation of the electrical power in the battery 50, in switched fixed gear 1 and / or fixed gear 2, for example with overrun fuel cut in the engine M. , 

  

For hard braking of the vehicle both in the mechanical variator mode "Normal" and in the hybrid mode "Hybrid" the clutches 4, 14 are engaged with the position of the variator 7 for the translation of the Active Standstill in "Normal" or  to the translation of the fix gear 1 in "hybrid". 
To secure the optional frictional coupling 14 and  To totally block the engine and transmission, the clutch 25 can be engaged as a toothed clutch or possibly the gearbox 26/27 are turned on as a manual transmission. 
If at engine standstill and vehicle standstill the driving mode "Normal" to "hybrid" to be changed, then the variator 7 in selectively braked vehicle with open clutches 4, 14, 25 and released brake 35 in the shortest time when starting with both electric motors 15 , 16 -his translation is load-free or 

   without disc pressure change so that the two clutches 4, 14 can be closed to the fixed gear 1. 
If at engine standstill and vehicle standstill the driving mode "hybrid" to "normal" to be changed, so the variator, with braked vehicle, open clutches 4, 14, 25 and released brake 35, in a very short time when starting the engine M with the first E -Machine 15 change its translation so that the clutch 4 is switched to Active Standstill and thus is ready to start. 
The mode "EV" for electric drive can always be switched via the drive control 9 by all clutches 4, 14, 25 are released and the brake 35 remains open, with the possibly still rotating motor M braked with the first electric motor 15 and is stopped, or  is blocked by the clutch 44. 
In the high power range, z. B. 

   in trucks, work machines, locomotives, etc.  costly gear must be used to start and to convert the very high engine power.  Most of these transmissions consist of hydraulic transducers, diesel-electric transformation, gear stage ratios, etc. , which often bring the engine power into individual power lines to the drive axle.  In this high performance class, fuel efficiency as well as safe and convenient application have a very high priority.  With the help of the usual step-gearbox starting with heavy loads but neither efficient nor really comfortable, it is still by the Gang-  Range changes interrupted again and again.  The many switching operations take time, although they are usually automated. 

   In this case, the basically existing engine power can not be fully utilized by the speed reduction necessary during shifting.  The unmissable start-up clutch and the many pairs of gears increase the transmission weight and thus reduce the payload. 

  

The transmission described here combines the advantages and safety of a transmission with stepped gears with the dynamic potential of a continuously variable transmission with the optionally continuous full power without interruption.  Although hydrodynamic transducers are not used for starting as well as other specific traction aids, the overall performance of embodiment 3 in all driving ranges, including starting, exceeds the converter quality of other transmission concepts even in this high performance class. 
In addition to a wide, infinitely variable conversion range, you can either drive in real, high-efficiency fixed aisles. 

   For the gearshift in gearbox 3, five shift elements (clutches, brake), four gear step gears, three planetary gears, two electric machines and one common mechanical variator are sufficient for seven mechanically fixed gears with a special active standstill mode between the six stepless ranges ,  The gearbox 3 thus covers larger stepless power and conversion ranges than most standard multi-step gearboxes.  In addition, the highest torques occur usually split in parallel on multiple gear pairings and are brought together again in the circulation gearbox of a power-multiplication planetary gear 20.  The seven fixed steps distributed in the conversion area can be used as efficient variator overrides like the gears in conventional multi-step gearboxes. 

   Optionally, additional direct gears for bridging the variator power can be represented with additional gear transmissions. 

  

A singular application of the transmission-3 provides an active-standstill mode, the so-called fixed gear X.  A mechanically directly acting geared neutral gear holds a vehicle, regardless of the engine speed and independent of the variator, absolutely immovable in the active standstill, so stopped externally with rotating engine.  Even if a vehicle is parked with the fixed gear X, the motor M can stand still regardless or  be started with the existing electric machines 15, 16 and turn empty.  For specific use this means that z. 

   B.  in work machines also other power branches such as generator, hydraulic motor etc.  can always be supplied with the exact engine power even with changing engine speed as needed, completely independent of the actual driving operation including vehicle standstill. 
For complete blockage of the engine, transmission and variator, in addition to the fixed gear X, either the inverter gear 30 or the direct gear 42/43 can be engaged in the split-torque shaft 6. 

   For this purpose, the clutch 36 or the clutch 44 is switched at standstill, possibly with the assistance of an electric motor. 
For safety in the transmission-3 is always at least one clutch unlockable without delay to the freewheel. 
Thus, with the transmission-3 between the motor M and the output shaft 51 all practical combinations of rotations forward, backward, as well as standstill and freewheel allowed. 
With a third planetary gear according to FIG.  5, here called inverter gear 30, the embodiments transmission-1 or  Transmission-2 to the embodiment gear-3 extended and strengthened. 

   Since in the transmission 2 to display a reverse area, the choice of the variator R and  of the split-torque planetary gearbox factor K is limited - the condition is yes R> K -, in the first region Start-Split-2 according to FIG.  4the torque of the combination variator x split torque planetary gearbox can not be increased to the maximum value at R = K without interrupting the motor drive in the start split 2 range.  With an inverter gearbox 30, the geared neutral point of the core gearbox-1 (here with R = K) can be used as an additional pivot point for the variator 7 in the area of start-split-3.  When an end point of the variator 7 adjustment is placed here, with the inverter gear 30, both the rotation direction and the factor of torque multiplication from the planet shaft 11 to an inverter shaft 31 can be changed. 

   As a result, z. B.  The torque in the Start-Split-3 area can be further strengthened without interrupting the drive.  As will be explained, thanks to the inverter gear 30, the overdrive-split-2 range according to FIG.  4 additionally expanded again where the maximum efficiency of all continuously variable transmission ranges. 
In the embodiment gear-3 is now at the geared-neutral point A2, in the fixed gear X, optionally also the absolute highest mechanical torque as output. 

  

According to the invention, the problem of reducing speed differences between two shafts or  the problem of the mechanical coupling of two independently rotating shafts with a speed / torque transformation in the so-called  Active standstill overcome.  The gear-3 converts very high power continuously flowing and without interruption in its geared-neutral point between the two directions of movement forward and backward, with the so-called.  Fixed gear X as a mechanically paradox gearbox: through its zero movement without power requirement - at the same time with the highest mechanical torque potential ready to start.  A variator 7 optimization, with the so-called.  Variator enhancement is achieved by choosing the smallest possible variator range R (e.g. B.  R <= 3).

   The contradictory dynamics that the variator power decreases with the increasing variator conversion width or vice versa, is thereby fulfilled. In this case, a Doppelzugmittel further increase the Variatorleistung.

  

In gearbox 3, the same variator changeover range according to FIG. 6 is used six times in succession.
With an alternating, stepless sequence of so-called full-variator ranges with variator adjustments from underdrive to overdrive and so-called split-torque ranges with variator adjustments from overdrive to underdrive, a massive, incremental range extension can be achieved. With the help of a combination of planetary gearboxes for speed reduction / torque increase or for overdrive enlargement as well as for so-called variator 7-power multiplication can be achieved that the Zugkrafthyperbel, i. the speed vs. Torque diagram of the driving motor, completely covered by the stepless range of action of the entire transmission-3.

   For this purpose, the variator 7, the stepped gear 12/13, 22/23, 32/33 and the planetary gear 10, 20, 30 are mechanically interconnected by means of couplings with each other to form a combination of a so-called. Split-Torque-Geared-Neutral method and a so-called power multiplication method. The two E-machines 15, 16 can be used to compensate for individual small power deficits in areas of the variator 7.
With the integration of the reverse region of embodiment gear-1, analogous to gear-2, the overall changeover ranges and torque ranges in the variator branch are also enlarged in gear-3.
With a rotation change in the split-torque operation in the inverter gear 30, i.

   if the planetary gear 30 is not blocked as a whole, in comparison to the gear-2 additionally the highest possible factor for torque multiplication so with R = K applicable. The shift jump in the geared neutral point with variator inversion from gearbox 2 falls away in gearbox 3. In addition, in the now divided area Start-Split-3, in a so-called. Start-Split-Low-3 range according to FIG. 6, the K-factor of the inverter transmission 30 can be selected for an even stronger torque multiplication.

  

With mechanical fixed gears and stepped direct gears or a pure E-operation, either the system limits of a mechanical variator conversion can be completely overcome.

  

In gearbox 3, a total of six complete variator adjustments follow in the overall changeover range according to FIG. 6: reverse split 3, start split low 3, start split high 3, full drive 3, Overdrive-Split-Low-3, Overdrive-Split-High-3. In between are 5 synchronization points, namely A2, A1, B, C1, C2 with the fixed gear X and the so-called. Fix gears 1, 2, 3, 4. A sixth gear, the special gear Max-3 as a maximum gear at C3 with variator freewheel and a seventh gear at C1, the special gear Speed-3 as maximum speed gear without variator involvement or without polygon effect limitation, complement the gear-3.
A fixed gear-transmission / planetary gear combination can provide the standstill gear, the so-called Fix gear X.

   Thus, the output speed of shaft 51 is kept dynamically zero, ie in the active standstill, and the output is independent of the engine (input) speed in the transmission-3 quiet. This fixed gear X can be used both as a mechanical stage for "dynamic brake for stopping on the mountain" with the motor M running, as well as for "park brake". Depending on which of the two shift elements, clutch 4 or clutch 14, is opened, the vehicle, following the variator adjustment, moves forwards with the highest mechanical torque or with high mechanical torque in reverse.

  

All fix gears are turned on by three activated clutches. By the selective opening of one of these clutches of the variator 7 is released and can make its stepless conversion in the direction of the next fixed gear. In the short fixed gears with large switching and alternating dynamics friction clutches 14, 34 are preferably used so that they can perform the switching operations quickly and with a variator 7 override. To secure the gearbox, either the split-torque clutch 14 or the inverter clutch 34 is activated in each fixed fixed gear. If required, both clutches can solve their optional frictional blocking immediately and without delay. At least one of the two clutches 14 and 34 also acts in four of six areas with stepless conversion.

   When starting in the range Start-Split-Low-3 acts the inversion brake 35, which can also be preferably carried out as a frictional element.
In the longest range Overdrive-Split-High-3 optionally acts the variator 7 with its Anpress-discs as frictional safety element in addition to the optional positive toothed couplings 4 and 36th
Also for the optional direct drives, e.g. with the gear 42/43, the clutches 14, 34 and the brake 35 act as security elements analogous to continuous operation with that in variator 7, because the direct gears bridge, as already described, the variator performance.

  

Compared to the embodiment gear-2 only the inverter gear 30 is installed between the split-torque shaft 6 and the planetary shaft 11, with the three switching elements inverter clutch 34, inversion brake 35, gear coupling 36th This transmission 30th replaced from the embodiment gear-2, the gear 26/27 with the clutch 25 and placed the inversion brake 35 from the gear 26/27 or the split-torque transmission 10 in gear-2 new in the gear-3 to the gearbox 32/33 or the inverter gear 30. The function of the inversion brake 35 is here also the stopping of the summation member in the planetary gear 30, which leads to the inversion or inversion of the rotational speed of the planetary shaft 11 to the inverter shaft 31 in gear-3.

   To increase the torque, a torque multiplication factor K in the inverter gear 30 can be selected.

  

FIG. 7 Switching sequence Active standstill, starting, forward acceleration up to the maximum overdrive:
When starting the engine in the transmission 3, the clutch 4, the split-torque clutch 14 and the inversion brake 35 may be closed, so that the so-called. Fixed gear X is inserted. The output of the shaft 51 is thus zero in principle. When the engine M is rotating, as soon as the split-torque clutch 14 is released and the variator 7 is moved by Underdrive in the direction of overdrive, the vehicle drives forward in the range Start-Split-Low-3. In the fixed gear 1 at the end of the variator 7 overdrive, in the point Al in FIG. 6, or optionally before as a controlled clutch, the inverter clutch 34 is activated, so that the inverter shaft 31 when passing through the zero point, for example, short stands still.

   The inverter clutch 34 connects or blocks the summand member on the planetary shaft 11 with the summing member of the inverter gear 30 and can be designed as a friction clutch, which is dynamically controlled switchable. At the zero crossing, d. H. at standstill of planetary shaft 11 and the inverter shaft 31 or dynamically earlier, the inversion brake 35 can be solved and then the range start-split-high-3 are traversed with the reverse adjustment of the variator 7, to the preferably dynamically controlled Engagement of the split-torque clutch 14 of the fixed gear 2 at point B in the shaft diagram according to FIG. 6 is reached. Here, the clutch 4 can be released and the variator adjustment can be reversed again. Thus, the area Full-Drive-3 can be traversed until the fixed gear 3 is reached with the engagement of the clutch 36 at point Cl.

   With the release of the inverter clutch 34 and the reversal of the variator adjustment, the overdrive split low 3 can be traversed until the fixed gear 4 with the engagement of the clutch 4 is reached. With the release of the split-torque clutch 14 and the reversal of the variator adjustment, the range Overdrive-Split-High-3 can be traversed up to the maximum transmission ratio with minimal variator torque. A second active standstill, this time only with the planetary shaft 11, can here with the help of the variator 7 keep the speed to zero, so that at maximum translation, the whole engine power, less the variator 7 losses, on the mechanical branches and by the power -Multiplication transmission 20 flows into the output shaft 51.
Optionally, here with a switching jump, i. with traction interruption or a so-called.

   E-machine override, the inverter gear 30 are released from the mechanically given sequence and switched to a special gear. For this purpose, the clutches 4, 36 are released and then the inverter clutch 34 engaged and blocked, and the inversion brake 35 braked. This circuit can be used as a special gear Max-3 at point C3.

  

An additional gear, to drive beyond the polygon effect limitation addition, can be switched between the areas Full-Drive-3 and Overdrive-Split-Low-3. This so-called special gear speed 3 is achieved by the split-torque transmission clutch 14 is released in the fixed gear 3, instead of the inverter clutch 34. Thus, the variator 7 can be released and retracted in the direction of the one-to-one translation with a smaller traction means speed to get out of the polygon effect area. This special mechanical speed-3 may e.g. be used for the absolute maximum speed or at maximum engine power. Thanks to the variator 7-freewheel gear-3 can rotate unimpeded, possibly with additional electrical support via the electric motors 15, 16.

Shifting sequence:

  

Active standstill, starting, reverse acceleration:
When starting the engine in the embodiment gear-3, the clutch 4, the split-torque clutch 14 and the inversion brake 35 may be closed, so that the so-called. Fix gear X is turned on. The output of the shaft 51 is thus zero in principle. With the release of the clutch 4 and the variator adjustment in the direction of variator overdrive, the vehicle moves backwards through the area reverse-split-3.
As in all other areas, the mechanical torque may be increased with E conversion from the first electric machine 15 on the split-torque shaft 6 to the second electric machine 16 on the planet shaft 11 and inverter shaft 31, respectively.
Only in the area Start-Split-Low-3, the E-conversion is reversed, because here the inverter shaft 31 rotates in the opposite direction.

   In the forward acceleration, therefore, the inverter shaft 31 can be braked with the second electric machine 16 as a generator; The first electric machine 15 then drives the split-torque shaft 6 as an engine. To minimize losses, the second electric machine 16 can be placed as close as possible to the power-multiplication transmission 20, i. alternatively also to the inverter shaft 31.

  

In a corresponding dimensioning of the variator range R, the factor K in the split-torque transmission 10 and the torque multiplication factor in the inverter gear 30 can in the embodiment gear-3 of the whole electric range with the electric motors 15 and 16 are omitted, without loss of power in the forward range of the transmission or without that occur in the conversion of the engine power gaps in the Zugkrafthyperbel. Only when reversing the torque transmission is in principle reduced.

Variant gearbox 3.0 without reverse range:

  

In a further variant of the exemplary embodiment transmission 3, the basically existing reverse area is integrated into the forward driving range. With the second integration of a reverse region, the reverse region of transmission 3, in addition to the first integration of transmission 1 according to FIG. 1, the total transmission power in transmission 3.0 can be maximally increased.

  

Strong diesel engines can be used in machines and locomotives only with the help of complex (hydraulic, diesel-electric, etc.) start-up conversions. Thanks to the infinitely variable mechanical approach with the gearbox 3.0, these areas of application can now be opened up with very high outputs. In operation, e.g. in locomotives, there is often no clear forward or backward direction given more or both driving areas must be covered symmetrically. Thus, it can no longer be assumed that there is a wide forward range and a short reverse range, as was the case with the transmission 3, e.g. for truck drives.
In transmission 3.0, very small variator ranges (e.g., R <2.5) to enhance variator enhancement.

   At the same time, a large factor K in the power multiplication planetary gear can be selected.
The choice of the dimensions of variator (R) and planetary gear 10, 20, 30 allows the resulting fixed gears, e.g. distribute it as regularly as possible in the overall trading area and thus support the overall effect or supplement it with the fixed gear stages.

  

For additional subdivision of the areas between the fixed gears can be created with one or more transmissions 42/43 and the direct clutch 44 six so-called. Direct gears. In particular, when starting up with the gearbox 3.0, in the area of reverse split 3 from gearbox 3, the considerable load of the two electric machines 15, 16 can be minimized with a direct gear as 1st gear.

  

In the version transmission 3.0, the overall performance with the integration of the reverse area can be further increased. For this purpose, the entire forward and reverse range of a gearbox 3 is needed for the maximum converter power. Even at the highest power level, with this variant of the transmission 3.0 without traction interruptions, all forward driving ranges, including the approach from the active standstill, are mechanically converted over a total range of six variator 7 adjustment ranges with all fixed gears in between. The variator is supported by two relatively small electric machines. If the reverse gearbox-3 section is integrated in the gearbox 3.0, an integrated backward range is completely eliminated, or at choice partially.

  

The variant gear-3.0 is based on the core gear-1 and the transmission-3 and thus works the same way. For the same parts, as they are installed in the gear-3, the dimensioning of the variator range R, the factor K in the split-torque transmission 10, as well as the multiplication factor in the power-multiplication transmission for the variant transmission-3.0 20 and in the inverter gear 30 are selected so that the geared neutral point is reached at point A3. As already explained for the embodiment gear-2, the factor of the power multiplication is directly related to the ratio A3-B / A1-B in the wave diagram according to FIG. Thanks to an even further shift of the geared neutral standstill, or the speed of the output shaft 51 results in a further increase in power.

   The traction hyperbola shifts even further with gearbox 3.0 to the left to the new geared neutral point A3. The renewed widening or flattening of the traction power hyperbola further reduces the torques in the variator 7 when passing through the full-drive-3 range in the variator underdrive compared to the variator overdrive. As a result, the torque enhancement in the variator 7 can also increase even further. In addition, the factor of power enhancement increases strongly, so that with this variant of transmission 3, the absolutely highest transmission power can be continuously changed.
With a double traction means or a double variator 7, an absolute maximum power can be achieved.

  

The power transmission / power control to the inverter shaft 31 can largely take over the variator 7. Only in the shortest starting range from standstill there is basically a mechanical Anfahrschwäche because this area, called Start 3.0, only by the inverter gear 30 alone or without the split-torque transmission 10 can be amplified. With the assistance of the two E-machines 15, 16, e.g. even at low engine speeds, the first direct gear 1 or the resulting from the fixed gear X first fixed gear 3.0 can be achieved. Subsequently, it can be accelerated mechanically in the fixed gear 3.0 with the increasing engine power.

   Driving at low engine speeds coincides with the objective of energy efficiency even for large engines, and also strengthens the previously discussed low-speed enhancement with its larger variator output and higher torque capacity of the electric motors at lower engine speeds. Since this is a short-term application, the electric machines can be overloaded accordingly. In addition, it is possible to engage with the inverter clutch 34 in a controlled manner so that the first fixed stage with the fixed gear 3.0 is reached faster. In the fixed gear 3.0, the same switching elements are used as in the fixed gear X in the gear-3rd
Alternatively, the gear coupling 44 on the gear 42/44, designed as a friction clutch, can be used as a starting clutch for engaging the first direct gear to support.

   The transmission-3.0 leads the transmission series gear-1, gear-2, gear-3 logically further that when synchronous (same speed of shafts) and at zero crossings (standstill of a shaft) planetary gear are used so that they for the variator Change direction and in the transmission allow a torque gain. The basically continuously increasing or decreasing input speeds before the summing gear are folded together with the help of these planetary gear in the variator branch with up and down movements as in a harmonica. Theoretically, many variants can be represented as a transmission with this transmission system.

  

A further variant of Fig. 3 shows the transmission 10 according to FIG. 10 represents. This transmission variant runs without mechanical variator, only with an E-conversion between the electric motors 15 and 16. This gear-10 is characterized z , B. for smaller hybrid vehicles. It uses the high torque capacity of the electric motors 15, 16, especially when starting up, and combines the reduced use of electrical energy for stepless conversion in the area of Overdrive-Split-10 and, in parallel, the strengths of fixed gears. In addition, due to the large speed range of the electric motor 16 can be dispensed with a specific reverse area, whereby the inversion brake 35 is omitted.

   For backward movement, the electric motor 16 can be accelerated at the geared neutral point instead of being braked as for forward driving, resulting in a negative rotational movement in the split-torque transmission 10.

  

When starting up with rotating motor M flows in the transmission 10, the power via the split-torque wave 6 in the power-multiplication gear 20. Since the power is divided at standstill by the power-multiplication transmission 20 or over the gear 22/23 and the planetary shaft 11 to the split-torque transmission 10 where it is converted a second time or divided.

  

The split-torque transmission 10 is connected to the transmission 12/13 and the clutch 4 or optionally to the transmission 26/27 and the clutch 25 to the split-torque shaft 6, which causes the torque the electric motor 16 is amplified on the variator shaft 8.
Thanks to this torque amplification can even with low engine speed and a low engine torque with the combined effect of torque multiplication - corresponding to the factor K of the split-torque transmission 10, high torque of the electric motor 16, optionally in addition to overload the electric motor 16 - be approached very dynamically in the split-torque method. The torque potential of the electric motor 16 is the greatest at low engine speed and it can additionally be overloaded for a short time.

  

As soon as the fixed gear 1 is reached in the synchronization point B, the split-torque transmission 10 is selectively locked dynamically with the aid of a controlled split-torque clutch 14 and the brake 4 is released. As a result, the full-drive-10 range is reached, in which the converter power flows between the electric motor 15 and the electric motor 16. Between fixed gear 1 and fixed gear 2 can optionally be engaged via the clutch 44, a direct gear, which completely relieves the electric motors with a bypass. In addition, with the drive control 9, the engine speed can be lowered and thereby the transmission conversion direction overdrive to be accelerated, so that the fixed gear 2 is reached faster. The fixed gear 2 is turned on with the clutch 25.

   Once the clutch 14 is released, can be traversed with the E-conversion of the overdrive split-10 range, optionally interrupted with a further direct gear with the clutch 44. In the longest overdrive, there is an efficiency maximum with the e-conversion, as here the electric power, which is already reduced thanks to the power-multiplication gearbox 20, supplemented with the split-torque method, tends to zero.

  

A transmission 10 with two direct transmissions allows five fixed forward gears with five shift elements. In all areas and fixed gears, the electric motors 15, 16 feed electrical power or branch off.

Drive backwards:

  

If, at the geared neutral point, the electric power instead of E-machine 16 to E-machine 15 flows in the reverse direction, the speed of the variator 8 is additionally increased, which in the power-multiplication gear 20 has a reverse rotation result and the area Reverse-Split-10 opens.

Electric starting:

  

When stationary motor M can be started directly with the electric motor 16. The electric motor 16 drives the power multiplication gearbox 20 when the clutch 14 is closed, which acts as a stationary gearbox when the engine is at a standstill. This approach is practically in the area of Full-Drive-10. The electric motor 15 can, if necessary, turn on the motor M, which can immediately support the drive with its power via the power-multiplication gear 20. In addition, the gear ratio, that is, the speeds of the two electric motors can be changed, for. B. in the direction of underdrive to with the split-torque method in the start split-10, so with closed clutch 4 and 14 open clutch to be able to drive.
By analogy, it is also possible to accelerate in the reverse direction in the reverse direction.

Special procedures for coaxial gear forms:

  

All gearbox variants gear-1, gear-2, gear-3, gear-3.0, gear-10, can be both on two main shafts, as so-called parallel versions, as well as on a main shaft, as so-called coaxial versions represent. In the previous versions gearbox variants have been described as parallel versions. The special features of the coaxial versions are expressly highlighted below.

  

In all coaxial embodiments, the split-torque shaft 6 to the main axis on which all planetary gear are, the gear 10, 20, 30, preferably also a combination-stage gear 40, formed from the step gears 12/13 , 26/27 and the corresponding switching elements 4, 25, 35, and optionally also the motor drive M. Planetary gearboxes are the first choice especially for high power with low speeds and very high torques.
In the coaxial embodiments, the split-torque shaft 6 may pass as a drive shaft from the motor M to the power-multiplication gear 20, and all other planetary gears may rotate about this axis.

   The intermediate shaft 5 can optionally serve to reduce the dimensions of the variator 7 and / or the electric motor 15 at a higher speed level, the variator shaft 8 is connected to the repositioned gear 22/23 with the split-torque transmission 10. In the coaxial mechanical transmissions with the motor drive on the split-torque shaft 6, the variator 7 can be freely mounted on two shaft ends.

  

The coaxial rotation of the split-torque shaft 6 and the first summand member of the split-torque transmission 10 allows a direct coupling of these two waves by means of an additional direct clutch 45. Because the gear ratios of the transmission 2/3 and 42 / 43 usually have similar values, the direct gearbox 42/43 can optionally be omitted entirely. Alternatively, the transmission 42/43 with the clutch 44 can also be operated with the additional clutch 45, so that twice the number of direct gears in the transmission is available.

  

At a standstill, with two closed direct couplings 44, 45 and stationary engine M, but otherwise continuously open clutches and brakes can be approached with the electric motor 16, without the electric motor 15 must stabilize the intermediate shaft, because the Block both direct shifts the intermediate shaft 5 and the split-torque shaft 6.
When using a combination-stage transmission 40, the brake 35 can be placed by the summing member of the split-torque transmission 10 as a brake in the planetary gear 40, which allows all functions of the separate step transmission, but changes the functions of the switching elements.

  

The coaxial embodiment of transmission-2 of Fig. 8:
In this transmission-2, the three planetary gear power multiplication gear 20, split-torque gear 10 and multi-stage gear 40 are in this order on the split-torque shaft 6. That is, the planetary shaft 11 as a connection of split-torque transmission 10 and power-multiplication transmission 20 represents the ring element of these two transmissions, on which the electric motor 16 rotates. At the summing member of the split-torque transmission 10, three speed stages can act with the combination-stage transmission 40, namely a standstill, which is activated by the joint action of brake 35 with clutch 25, a first stage, through the activated clutch 4th and the brake 35 is switched, a second stage, which is switched by the clutches 4 and 25.

   Although the same switching elements as in the parallel version are present, their operation in the coaxial design is different.
Optionally, a clutch 45 switches four direct gears, with an additional gear 42/43 and a clutch 44 are another 4 direct gears to it.

  

[0093] The coaxial embodiment of gearbox 3 of FIG. 9:
In this transmission-3, the three planetary gear power-multiplication gear 20, inverter gear 30 and split-torque gear 10 are in this order on the split-torque shaft 6. That is, the inverter shaft 31 as a connection of Power multiplication gear 20 and inverter gearbox 30 represents the ring element of these two gears on which the electric motor 16 rotates. The brake 35 can optionally act directly on the summation element of the inverter transmission 30 or indirectly on the toothed wheel 32 of the transmission 32/33.
Optionally, a clutch 45 switches six direct gears, with an additional gear 42/43 and a clutch 44 are another six direct gears to it.

  

The coaxial embodiment of transmission 10 of FIG. 12:
In this transmission-2, the three planetary gear power-multiplication gear 20, split-torque gear 10, and multi-stage gear 40 lie on the split-torque shaft 6 in this order.

  

For electrically starting forward can be stopped by means of the brake 35 and the clutch 25, the intermediate shaft 5 and the vehicle with the electric motor 16 backwards rotating, the split-torque transmission 10 and the power-multiplication gear 20 torque -reinforced to be accelerated or, by analogy, in the opposite direction of travel.

  

Optionally, a clutch 45 switches three direct gears, with an additional gear 42/43 and a clutch 44 come again three direct gears to it.

  

A shifting sequence is shown in Fig. 13 for a transmission 2 in coaxial design. The switching elements are the clutches 4, 14, 25 and optionally 44 and / or 45, and the brake 35th
When starting the engine in the transmission 2, the brake 35 may be activated. In accordance with the driver's signal to drive forward, the variator 7 goes into the position variator overdrive, whereupon the clutch 4 and the brake 35 are closed for geared neutral standstill and the area Start-Split-2 is turned on. Depending on the number of direct transmission with the clutches 44, 45, the direct gears 3, 4 can be switched to variator bridging in this area. In the maximum underdrive position of the variator 7, the fixed gear 1 is reached and selectively blocked prematurely with the controlled clutch 14 dynamically.

   Once the brake 35 is released, optionally also the clutch 4, the variator 7 in the now switched range Full-Drive-2 can drive, optionally bridged by the direct gears 5, 6. The co-rotating multi-stage transmission 40 can either completely be released. In the area Full-Drive-2, the clutch 4 remain activated, whereby only with the dynamic activation of the clutch 25, the fixed gear 2 is switched at the end of the variator overdrive.

   Once the clutch 14 is released, the variator in the overdrive split 2 range can continue the conversion, optionally bridged by direct gears 7, 8.
At standstill, according to the signal of the driver to reverse start, the variator 7 is in the position variator-underdrive, whereupon the clutch 25 and the brake 35 are closed and thus block the multi-stage transmission 40 at a standstill, which in Geared Neutral -Still the area Reverse-Split-2 is turned on. With the variator adjustment in the direction of overdrive, the vehicle moves backwards, wherein the variator 7 can also be bridged in this area optionally by the direct gears 2, 1.

   If the clutches 44 and 45 are designed as positive toothed clutches or as a manual transmission, with the simultaneous switching of two direct gears, the transmission can be locked in park position with the engine stopped. For transmission safety frictional switching elements 14 and / or 25 and / or 35 are switched on while driving, which can be solved without delay if necessary.

  

As a minimal variant, the transmission 10 according to FIG. 10 can also be operated as a simple and at the same time high-performance starting converter with a reverse range, but without an overdrive range. This gear-10.0 can with a minimum of parts, optionally without battery 50, as a clutch with torque gain two waves, z. B. dynamically synchronized, optionally with two additional smaller fixed stages, accelerate and couple together, and then, with a predetermined limit torque in the split-torque clutch 14, at any time for safety keep separable. Optionally, all three clutches 4, 14, 45 can also be designed as toothed clutches or as a manual transmission.

   Two clutches each switch a gear stage, ie the clutches 4 and 45 a first stage, the clutches 4 and 14 a second stage, the clutches 14 and 45 a third stage, the synchronization of the split-torque shaft 6 and the output shaft 51st Das Split-torque transmission 10 can be dimensioned on the one hand according to the specific acceleration requirements, on the other hand, it can also be used as an electric generator in parallel with the use as a shaft coupling.

Drive control basics:

  

The proposed transmission consists of a fixed gear ratio, which is switched in a sequence. In the inventive embodiment, the intermediate areas are covered by a power conversion by a variator or two electric machines, resulting in a continuously variable transmission without interruption of traction. As a result, the transmission according to the invention can act as a variable connecting link between the drive region with a motor drive M and power from a battery 50 and the output region or vehicle drive. The driver has no direct influence on this transmission. The gas pedal is a pure functional pedal for accelerating. Such a transmission consists of different subregions, which are covered according to the invention by a respective variator area R.

   The tap changings at the end points of these variator regions can be designed in the simplest form with manual transmissions which are switched during synchronous operation of the corresponding shafts. In more complex versions friction clutches are used, which are switchable without synchronous operation, which has a decisive influence on the transmission conversion dynamics.

  

In hierarchical levels of increasing complexity, the drive control will be described below with the necessary hardware and programming needs.

  

At the most elementary, first level are speed sensors of split-torque shaft 6, variator shaft 8, output shaft 51 in the drive control 9 according to a synchronous speed diagram, ratios of the split-torque shaft 6 and the variator shaft 8 and the output shaft 51, and the switching sequence of the switching elements, clutches and brakes associated with the software. The switching operations are then executed by the drive control 9 in synchronous operation, in a time window without adjustment of the variator 7 to secure the transmission.

  

On the second level, the speed dynamics of the drive is additionally integrated and regulated with an algorithm in the software in the drive control 9, for example consisting of a power / speed increase of the motor M and an increase of the power from the battery 50. Thus, the drive dynamics as a product of the speed dynamics of the engine M times the adjustment dynamics of the variator 7 are controlled so that the speed increases, for example, without variator adjustment during a shift, because the engine speed is increased simultaneously.

  

On the third level 9 specific control parameters for the circuit of controlled clutches, such as adjustable tolerance widths at synchronous speeds, can be specified in the software of the drive control. For example, if a friction clutch to the circuit of the next range reaches or exceeds the efficiency of the variator, according to the numerical software specifications, it is, according to the control dynamics, electrically or hydraulically activated and completely closed to the tap changer.

   In parallel, the disengagement of that clutch, which is no longer active in the following area, prematurely, so before reaching the synchronous speed can be performed so that the variator does not have to be completely adjusted to the end of its range before he changes the adjustment again, because Traction variators principally require differences or slip to control the rotational speeds.

  

As further parameters, the gear ratios of the fixed gear stages in relation to the efficiency of the engine power can be represented as combined drive efficiencies three-dimensionally, for example as representations of the reduced engine-fuel consumption vs. stage-gear efficiencies. Vehicle speed maps superimposed. This depiction may be derived from another three-dimensional representation of the variator efficiency for a given drive power / fuel consumption efficiency. Vehicle speed can be cut as a surface perpendicular to the associated traction hyperbola.

   The task of the drive controller 9 with the appropriate software is to make changes to optimize the drive unit engine-transmission battery due to the current transmission constellation, for example, by achieving a nearby fixed gear stage with better overall efficiency. This happens without effects on the output 51.

  

On the fourth level, due to specifications in the software, for example, to turn up the motor M slowly, as far as possible to discharge the battery only to a certain degree, with the help of the control signals of the drive control 9, the power in the engine and in the E- Machines are increased.

  

At the fifth level, with a real-time process control in the drive controller 9 with the data from the speed sensors and with additional torque sensors on the split-torque shaft 6, on the variator shaft 8, on the output shaft 51, the drive power from engine M and battery 50 compared with the output power and determines the transmission efficiency. At the same time, the effect of changes, for example, in the increase of the engine speed with opposite reduction of the gear ratio, with specific software self-controlled and optimized, without causing an effect on the output.

  

At the sixth level, route consumption profiles can be recorded and stored with data from GPS / navigation system, which are integrated with appropriate software to a learning drive system. For example, the navigation system displays the recognized route via a dialog box, which can confirm the driver. This can have an effect on the use of the battery, especially if the vehicle is used as a hybrid in which the battery should be empty at the end of the journey.

  

The function of the engine brake is integrated independently of the switching levels in the continuously variable automatic transmission. This can be done by applying the brake when driving downhill, weak or strong, and then holding the current speed until the accelerator pedal disengages this function with electric braking with recuperation / engine brake. Conversely, after accelerating to a certain level, the speed can be automatically maintained until, with the tapping of the brake pedal, coasting is initiated without drive. This allows a cruise control function to be integrated directly.
 <Tb> M <Sep> Motor


   <Tb> 2 <Sep> Gear


   <Tb> 3 <Sep> Gear


   <Tb> 4 <Sep> Clutch


   <Tb> 5 <Sep> intermediate shaft


   <Tb> 6 <Sep> Split-torque shaft


   <Tb> 7 <Sep> variator


   <Tb> 8 <Sep> variator shaft


   <Tb> 9 <Sep> drive control


   <Tb> 10 <Sep> Split-torque gear


   <Tb> 11 <Sep> Planetary shaft


   <Tb> 12 <Sep> Gear


   <Tb> 13 <Sep> Gear


   <Tb> 14 <Sep> Split-torque clutch


   <T b> 15 <sep> E-machine 1


   <Tb> 16 <sep> E-machine 2


   <Tb of> 20 <Sep> Power Multiplication gear


   <Tb> 22 <Sep> Gear


   <Tb> 23 <Sep> Gear


   <Tb> 25 <Sep> Clutch


   <T b> 26 <Sep> Gear


   <Tb> 27 <Sep> Gear


   <Tb> 30 <Sep> Inverter gear


   <Tb> 31 <Sep> Inverter wave


   <Tb> 32 <Sep> Gear


   <Tb> 33 <Sep> Gear


   <Tb> 34 <Sep> Inverter coupling


   <Tb> 35 <Sep> Inversion brake


   <Tb> 36 <Sep> Clutch


   <Tb> 40 <Sep> Combi-speed gearbox


   <Tb> 42 <Sep> Gear


   <Tb> 43 <Sep> Gear


   <Tb> 44 <Sep> Direct coupling


   <Tb> 45 <Sep> Direct coupling


   <Tb> 50 <Sep> Battery


   <Tb> 51 <Sep> output shaft


    

Claims (28)

1. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe für ein von einem Motor (M) als primärere Leistungsquelle angetriebenes Motorfahrzeug mit mindestens folgenden Bauelementen: 1. Stepless starting and driving gearbox for a motor vehicle driven by a motor (M) as a primary power source with at least the following components: - einer Split-Torque-Welle (6), a split-torque shaft (6), - einer Variator-Welle (8), a variator shaft (8), - einem Planetengetriebe (10), a planetary gear (10), - zwei kämmenden dritten und vierten Zahnrädern (12, 13), welche in ihrem Zusammenwirken ein mindestens erstes Stufengetriebe darstellen, two intermeshing third and fourth gears (12, 13), which in their interaction represent at least a first step transmission, - einer Antriebssteuerung (9), a drive control (9), - mindestens zwei Kupplungen (4, 14), at least two couplings (4, 14), - einer Abtriebswelle (51), an output shaft (51), - einem stufenlosen Getriebe, - a continuously variable transmission, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Getriebe ferner Mittel enthält, welche gestatten, das von ihm angetriebene Motorfahrzeug vorwärts und rückwärts mit vollem Abtriebs-Drehmoment anfahren zu lassen und stufenlos den ganzen Fahr- und Leistungsbereich dieses Motorfahrzeugs abzudecken. characterized in that said transmission further includes means for allowing the motor vehicle driven by it to move forwards and backwards at full output torque and to steplessly cover the entire driving and power range of that motor vehicle. 2. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bauelemente zusätzlich vorhanden sind und die genannten Mittel darstellen: 2. Stepless starting and driving gear according to claim 1, characterized in that the following components are additionally present and represent said means: - ein mechanischer Variator (7), mit einer Zwischenwelle (5), einem ersten Zahnrad (3) auf der Split-Torque-Welle (6) und einem zweiten Zahnrad (2) auf einer Zwischenwelle (5), welche kämmen, wobei die Zwischenwelle (5) zugleich die erste Variator-Welle ist, - A mechanical variator (7), with an intermediate shaft (5), a first gear (3) on the split-torque shaft (6) and a second gear (2) on an intermediate shaft (5), which mesh Intermediate shaft (5) is at the same time the first variator shaft, - eine erste E-Maschine (15) im primären Leistungsstrang auf der Split-Torque-Welle (6) oder auf der Zwischenwelle (5), a first electric machine (15) in the primary power train on the split-torque shaft (6) or on the intermediate shaft (5), - eine zweite E-Maschine (16) im sekundären Leistungsstrang, z.B. auf der Abtriebswelle (51), a second electric machine (16) in the secondary power train, e.g. on the output shaft (51), - wobei die geschlossene erste Kupplung (4) die Split-Torque-Welle (6) mit dem Summenglied des Planetengetriebes (10) über die Zahnräder (12, 13) verbindet, und ferner gleichzeitig die Split-Torque-Welle (6) über die Paarung der Zahnräder (3, 2), die Zwischenwelle (5), den Variator (7), die Variator-Welle (8), mit einem zweiten Eingang, dem ersten Summandenglied des Getriebes (10) verbunden ist, - Wherein the closed first clutch (4) connects the split-torque shaft (6) with the summing member of the planetary gear (10) via the gears (12, 13), and further simultaneously the split-torque shaft (6) via the Pairing of the gears (3, 2), the intermediate shaft (5), the variator (7), the variator shaft (8), with a second input, the first summand member of the transmission (10) is connected, - wobei der Variator (7) einen Bereich R und das Getriebe (10) einen Differenzialfaktor K aufweist, und - wherein the variator (7) has a range R and the transmission (10) has a differential factor K, and - die Abtriebswelle (51), bei entsprechender Veränderung (Stellung) des Variators (7), eine kontinuierliche Drehung von vorwärts über den Stillstand zu rückwärts, sowie umgekehrt, ausführen kann, und - The output shaft (51), with a corresponding change (position) of the variator (7), a continuous rotation of forward about the standstill to reverse, and vice versa, can perform, and - alle genannten Elemente zusammen das mechanische Kern-Getriebe darstellen. - All of these elements together represent the mechanical core transmission. 3. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bauelemente zusätzlich vorhanden sind und die genannten Mittel darstellen: 3. Stepless starting and driving gear according to claim 1, characterized in that the following components are additionally present and represent said means: - eine erste E-Maschine (15) im primären Leistungsstrang, auf der Split-Torque-Welle (6), a first electric machine (15) in the primary power train, on the split-torque shaft (6), - eine zweite E-Maschine (16) am variablen Strang, auf der Variator-Welle (8), a second electric machine (16) on the variable strand, on the variator shaft (8), - wobei die geschlossene erste Kupplung (4) die Split-Torque-Welle (6) mit dem Summenglied des Planetengetriebes (10) über die Zahnräder (12, 13) verbindet, und alle genannten Elemente zusammen das elektrische Kern-Getriebe darstellen. - Wherein the closed first clutch (4) connects the split-torque shaft (6) with the summing member of the planetary gear (10) via the gears (12, 13), and all said elements together constitute the electrical core transmission. 4. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Batterie (50) vorhanden ist, wobei diese Batterie (50) eine Traktionsbatterie und/oder ein Super-Kondensator-Speicher und/oder ein andersartiger elektrischer Speicher sein kann und in der Speichergrösse frei wählbar ist. 4. Stepless starting and driving gear according to claim 1, characterized in that in addition a battery (50) is present, said battery (50) may be a traction battery and / or a super-capacitor memory and / or a different kind of electrical memory and in the memory size is freely selectable. 5. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren und Fahren des Fahrzeugs, sowohl 5. Stepless starting and driving gear according to claim 4, characterized in that when starting and driving the vehicle, both - Motorleistung von der ersten E-Maschine (15) im primären Leistungsstrang auf die zweite E-Maschine (16) im sekundären Leistungsstrang, Engine power from the first electric machine (15) in the primary power train to the second electric machine (16) in the secondary power train, - Motorleistung von der zweiten E-Maschine (16) im sekundären Leistungsstrang auf die erste E-Maschine (15), und - Motor power from the second electric motor (16) in the secondary power train on the first electric motor (15), and - zusätzliche Batterieleistung von der E-Maschine 15 über den primären Leistungsstrang auf den Motor (M), übertragen, als auch - Transfer additional battery power from the electric motor 15 via the primary power train to the engine (M), as well - elektrische Leistung aus den E-Maschinen (15) und/oder (16) in der Batterie (50) gespeichert, werden kann. - Electric power from the electric motors (15) and / or (16) stored in the battery (50) can be. 6. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Stepless starting and driving gear according to claim 5, characterized in that - eine Vielzahl von Sensoren vorhanden ist, welche folgende Betriebsparameter überwachen und an die Antriebssteuerung (9) übermitteln: - There is a plurality of sensors, which monitor the following operating parameters and transmit to the drive control (9): - mindestens die Drehzahlen der Split-Torque-Welle (6), der Variator-Welle (8) und der Abtriebswelle (51), - At least the rotational speeds of the split-torque shaft (6), the variator shaft (8) and the output shaft (51), - die Drehmomente in der Split-Torque-Welle (6), der Variator-Welle (8),- der Abtriebswelle (51), the torques in the split-torque shaft (6), the variator shaft (8), the output shaft (51), - der Leistungen der E-Maschinen (15, 16), - the performances of the electric machines (15, 16), - die Lade- und Entladeströme der Batterie (50), sowie den Ladungszustand der Batterie (50), the charging and discharging currents of the battery (50), as well as the state of charge of the battery (50), - die Zustände der Schaltelemente (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), die Wirkungsart von Gesteuerten Kupplungen, wahlweise (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), the states of the switching elements (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), the mode of action of controlled clutches, optionally (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), - die Wirkungsart der Fahrzeugbremsen, die Betriebstemperaturen der beiden E-Maschinen (15, 16), sowie - The mode of action of the vehicle brakes, the operating temperatures of the two electric motors (15, 16), and - die auf die Bedienungsorgane, wie Gaspedal, Fussbremse ausgeübten Kräfte und die Stellungen von manuell zu bedienenden Wählschaltern, wie Richtungswahl, Moduswahl, das heisst Fahren mechanisch oder hybrid oder rein elektrisch. - The forces applied to the controls, such as accelerator pedal, foot brake and the positions of manually operated selector switches, such as direction selection, mode selection, ie driving mechanically or hybrid or purely electric. 7. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerbare Kupplungen vorhanden sind, wahlweise die Kupplungen (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), welche Reibkupplungen oder elektromagnetische Kupplungen oder hydraulische Kupplungen sind. 7. Stepless starting and driving gear according to claim 6, characterized in that controllable clutches are present, optionally the clutches (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), which friction clutches or electromagnetic clutches or hydraulic clutches , 8. Stufenloses Fahr- und Anfahrgetriebe nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den vorhandenen Elementen folgende Elemente vorhanden sind: 8. Stepless drive and starting gear according to claim 7, characterized in that in addition to the existing elements, the following elements are present: - ein Planetengetriebe (20), ein kämmendes Zahnradpaar (22, 23), a planetary gear (20), a meshing gear pair (22, 23), - eine Planetenwelle (11), wobei - a planetary shaft (11), where - die Split-Torque-Welle (6) auf das eine Summandenglied des Power-Multiplications-Planetengetriebes (20) gelegt ist, - The split-torque shaft (6) is placed on the one summand of the power-multiplication planetary gear (20), - das Zahnrad (22) auf das zweite Summendenglied, des Power-Multiplication-Getriebes (20) gelegt ist, - The gear (22) is placed on the second buzzer, the power-multiplication gear (20), - das weitere Zahnrad (23) fest mit der Planetenwelle (11) oder der Inverterwelle (31) verbunden ist, welche ihrerseits mit einem Summandenglied, entweder - The further gear (23) fixed to the planetary shaft (11) or the inverter shaft (31) is connected, which in turn with a Summandenglied, either - des Split-Torque-Getriebes (10) oder des Invertergetriebes (30), verbunden ist, wobei - Of the split-torque transmission (10) or the inverter transmission (30) is connected, wherein - im Planetengetriebe (20) als Summiergetriebe, die Drehmomente und Drehzahlen der Split-Torque-Welle (6), und über das Getriebe (22, 23) die Drehmomente und Drehzahlen, entweder der Planetenwelle (11) oder der Inverterwelle (31), kombiniert werden, und - In the planetary gear (20) as a summation, the torques and speeds of the split-torque shaft (6), and the transmission (22, 23), the torques and speeds, either the planetary shaft (11) or the inverter shaft (31), be combined, and - die Leistungen an Planetenwelle (11) oder der Inverterwelle (31), wahlweise aus - The benefits of planetary shaft (11) or the inverter shaft (31), optionally off - elektrischer Wandlung zwischen den E-Maschinen (15) und (16) und/oder mechanischer Wandlung im Variator (7) und/oder von den Steuerbaren Kupplungen (4) oder (14) oder (25) oder(34) oder (35) oder (36) oder (44) oder (45), - Electrical conversion between the electric motors (15) and (16) and / or mechanical conversion in the variator (7) and / or by the controllable couplings (4) or (14) or (25) or (34) or (35 ) or (36) or (44) or (45), - in Relation zum Differenzialfaktor K des Getriebes (20) multipliziert wird, das heisst, das Drehmoment an der Split-Torque-Welle (6) entsprechend verstärkt und im Summiergetriebe (20) addiert wird. - Is multiplied in relation to the differential factor K of the transmission (20), that is, the torque on the split-torque shaft (6) amplified accordingly and in the summation (20) is added. 9. Stufenloses Fahr- und Anfahrgetriebe nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gesamtzahl der stufenlosen Wandelbereiche im Getriebe ergibt, - addiert aus 9. Stepless drive and starting gear according to claim 8, characterized in that the total number of stepless change ranges in the transmission results, - added - erstens einem Bereich ohne Split-Torque-Wandlung, - first, an area without split-torque conversion, - wahlweise - optional - dem Bereich R des Variators (7) oder - the range R of the variator (7) or - einem Bereich der elektrischen Wandlung von E-Maschine (15) zu E-Maschine (16) beim Beschleunigen und umgekehrt beim Verzögern, welcher - A range of electrical conversion of electric motor (15) to electric motor (16) during acceleration and vice versa when decelerating, which - mit der Blockierung des Split-Torque-Getriebes (14) eingeschaltet wird, und - With the blocking of the split-torque transmission (14) is turned on, and - zweitens der Anzahl Stufen, die auf das Summenglied des Getriebes (10) wirken, welche - Second, the number of stages that act on the summation of the transmission (10), which - über das Getriebe (12, 13) mit der Kupplung (4), und/oder - About the transmission (12, 13) with the clutch (4), and / or - über das Getriebe (26, 27) mit der Kupplung (25), und/oder, via the gear (26, 27) with the coupling (25), and / or, - mit der Bremse (35) schaltbar sind, bei einem wahlweise zusätzlichen Inverter-Getriebe (30), - with the brake (35) are switchable, with an optional additional inverter gear (30), - multipliziert mit drittens, der Anzahl Stufen, die auf das Summenglied von Getriebe (30) wirken, welche Third, multiplied by the number of stages that act on the summing element of transmission (30) - über das Getriebe (32, 33) mit der Kupplung (36), und/oder - Via the gear (32, 33) with the clutch (36), and / or - zwischen zwei Gliedern des Inverter-Getriebes (30) mit der Kupplung (34), und/oder - Between two links of the inverter gearbox (30) with the clutch (34), and / or - am Summenglied des Inverter-Getriebes (30) mit der Bremse (35), schaltbar sind, und dass sich die Gesamtzahl der Direkt-Gänge als Produkt aus der Anzahl der stufenlosen Wandelbereiche multipliziert mit der Anzahl der Direktkupplungen, wahlweise den Kupplungen (44) und (45) ergibt. - are switchable at the sum of the inverter transmission (30) with the brake (35), and that the total number of direct gears as a product of the number of stepless change ranges multiplied by the number of direct couplings, optionally the clutches (44) and (45). 10. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise zusätzlich zu den vorhandenen Elementen folgende Elemente vorhanden sind: 10. Stepless starting and driving gear according to claim 9, characterized in that optionally in addition to the existing elements, the following elements are present: - ein kämmendes Zahnradpaar (42, 43), wobei - A meshing gear pair (42, 43), wherein - entweder das siebente Zahnrad (42) fest mit der Split-Torque-Welle (6) verbunden ist, oder das achte Zahnrad (43) fest mit der Variatorwelle (8) verbunden ist, either the seventh gear (42) is fixedly connected to the split-torque shaft (6), or the eighth gear (43) is fixedly connected to the variator shaft (8), - eine vierte Kupplung (44) vorhanden ist, wobei - A fourth clutch (44) is present, wherein - entweder das achte Zahnrad (43) mit der Variator-Welle (8), oder das siebente Zahnrad (42) mit der Split-Torque-Welle (6) mittels der vierten Kupplung (44) kuppelbar ist, wobei die vierte Kupplung (44) als Zahnkupplung oder als Schaltgetriebe oder als Gesteuerte Kupplung ausgeführt sein kann und als Direktgetriebe bezeichnet wird. - Either the eighth gear (43) with the variator shaft (8), or the seventh gear (42) with the split-torque shaft (6) by means of the fourth clutch (44) can be coupled, wherein the fourth clutch (44 ) may be designed as a toothed clutch or as a manual transmission or as a controlled clutch and is referred to as a direct transmission. 11. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise die vorhandenen Elemente in folgender Anordnung vorhanden sind: 11. Stepless starting and driving gear according to claim 9 and 10, characterized in that optionally the existing elements are present in the following arrangement: - ein wahlweise aus den Stufengetrieben (12, 13) und (26, 27) und den Schaltelementen (4, 25) sowie wahlweise der Bremse (35) gebildetes, mehrstufiges Umlaufgetriebe (40), a multi-stage epicyclic gearbox (40) optionally formed of the stepped gears (12, 13) and (26, 27) and the switching elements (4, 25) and optionally of the brake (35), - alle enthaltenen Umlaufgetriebe oder Planetengetriebe (10, 20, 30), wahlweise auch das zusätzliche Getriebe (40), auf der Split-Torque-Welle (6) liegend, und dass in dieser koaxialen Getriebeausführung, wahlweise - All included planetary gear or planetary gear (10, 20, 30), optionally also the additional gear (40), lying on the split-torque shaft (6), and that in this coaxial gearbox design, optional - durch das Verbinden der Split-Torque-Welle (6) mit dem Variator-seitigen Summandenglied des Split-Torque-Getriebes (10) mit Hilfe - By connecting the split-torque shaft (6) with the variator-side summand of the split-torque transmission (10) by means of - einer zusätzlichen Kupplung (45) ein zusätzliches Direkt-Getriebe geschaltet werden kann, sowie wahlweise - An additional clutch (45), an additional direct transmission can be switched, and optionally - das Getriebe (42, 43) und die Kupplung (44) entfallen können. - The transmission (42, 43) and the coupling (44) can be omitted. 12. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass, 12. Stepless starting and driving gear according to claim 2 and 9, characterized in that, - mit dem mechanischem Kern-Getriebe, mit - with the mechanical core gear, with - einem Bereich des Variators (7) R und einem Differenzialfaktor K des Getriebes (10), a range of the variator (7) R and a differential factor K of the transmission (10), - von einem ganzen Bereich des Variators (7), ohne Umschaltung im Aktiven Stillstand, - Of a whole range of the variator (7), without switching in the active standstill, - mit R > K ein kontinuierlicher Vorwärts- und Rückwärts-Fahrbereich, with R> K a continuous forward and reverse driving range, - mit R = K ein Vorwärts-Fahrbereich oder ein Rückwärts-Fahrbereich, abgedeckt wird. - With R = K, a forward drive range or a reverse drive range is covered. 13. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, folgende Elemente zusätzlich vorhanden sind, nämlich 13. Stepless starting and driving gear according to claim 12, characterized in that, the following elements are additionally present, namely - zwei kämmende Zahnräder (26, 27), eine Kupplung (25), eine Inversionsbremse (35), wobei - Two meshing gears (26, 27), a clutch (25), an inversion brake (35), wherein - die Inversionsbremse (35) auf das Summenglied des Getriebes (10) oder wahlweise auf das Getriebe (12, 13) oder das Getriebe (26, 27) wirkt und es festhalten kann, sowie - The inversion brake (35) on the summation element of the transmission (10) or optionally on the transmission (12, 13) or the transmission (26, 27) acts and can hold it, and - das Zahnrad (27) fest mit dem Summenglied des Split-Torque-Getriebes (10), das Zahnrad (26) kuppelbar über die Kupplung (25) mit der Split-Torque-Welle (6) verbunden ist oder als Schaltgetriebe (26, 27) ausgeführt ist, - The gear (27) fixed to the summation member of the split-torque transmission (10), the gear (26) coupled via the coupling (25) to the split-torque shaft (6) or as a transmission (26, 27) is executed, - womit im mechanischen Kern-Getriebe zwei zusätzliche Variator-Bereiche mit Split-Torque-Betrieb schaltbar sind. - Which can be switched in the mechanical core transmission two additional variator areas with split-torque operation. 14. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Elemente zusätzlich vorhanden sind, nämlich 14. Stepless starting and driving gear according to claim 12, characterized in that the following elements are additionally present, namely - ein Invertergetriebe (30), zwei kämmende Zahnräder (32, 33), eine Inverterwelle (31), eine, wahlweise gesteuerte Kupplung (34), eine Inversionsbremse (35) und eine wahlweise gesteuerte Kupplung (36) oder wahlweise ein Schaltgetriebe (32, 33), wobei an inverter transmission (30), two intermeshing gears (32, 33), an inverter shaft (31), an optionally controlled clutch (34), an inversion brake (35) and an optional controlled clutch (36) or optionally a manual transmission (32 , 33), where - das Power-Multiplication-Getriebe (20) über das Zahnrad (23) fest mit der Inverterwelle (31) verbunden ist, welche - The power-multiplication gear (20) via the gear (23) fixed to the inverter shaft (31) is connected, which - ihrerseits mit einem zweiten Summandenglied des Invertergetriebes (30) verbunden ist, wobei das Getriebe (30) mit seinem ersten Summandenglied mit der Planetenwelle (11), mit dem Summenglied über das Getriebe (33, 32) mit der Split-Torque-Welle (6) verbunden ist, wobei - In turn, with a second summand of the inverter gear (30) is connected, wherein the transmission (30) with its first summand member with the planet shaft (11), with the summation member via the transmission (33, 32) with the split-torque wave ( 6), wherein - das Zahnrad (32) mit Hilfe der Kupplung (36) oder als Schaltgetriebe fest mit der Split-Torque-Welle (6) verbunden werden kann, sowie - The gear (32) by means of the clutch (36) or as a gearbox fixed to the split-torque shaft (6) can be connected, and - die Inversionsbremse (35) auf das Summenglied des Getriebes (30) oder auf das Getriebe (32, 33) wirken und es festhalten kann, womit - The inversion brake (35) on the sum of the transmission element (30) or on the transmission (32, 33) act and hold it, which - im mechanischen Kern-Getriebe vier zusätzliche Variator-Bereiche mit Split-Torque-Betrieb schaltbar sind, und wahlweise - In the mechanical core transmission four additional variator areas with split-torque operation are switchable, and optionally - die elektrische Wandlung zwischen den E-Maschinen (15, 16) überflüssig wird oder die Dimensionierung von E-Maschine (16) und/oder von E-Maschine (16) stark reduziert werden kann. - The electrical conversion between the electric machines (15, 16) is unnecessary or the sizing of electric motor (16) and / or electric motor (16) can be greatly reduced. 15. Stufenloses Anfahr- und Fahrgetriebe nach Patentanspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Elemente zusätzlich vorhanden sind, nämlich 15. Stepless starting and driving gear according to claim 3 and 9, characterized in that the following elements are additionally present, namely - eine dritte, wahlweise gefeuerte Kupplung (25), zwei weitere kämmende Zahnräder (26, 27), wobei das Zahnrad (27) fest mit dem Summenglied des Split-Torque-Getriebes (10), das Zahnrad (26) kuppelbar über die Kupplung (25) mit der Split-Torque-Welle (6), verbunden ist, oder die kämmenden Zahnräder (26, 27) als Schaltgetriebe ausgeführt sind, womit - A third, optionally fired clutch (25), two further meshing gears (26, 27), wherein the gear (27) integral with the summation member of the split-torque transmission (10), the gear (26) coupled via the coupling (25) is connected to the split-torque shaft (6), or the intermeshing gears (26, 27) are designed as a manual transmission, which - im elektrischen Kern-Getriebe ein weiterer Split-Torque-Bereich schaltbar ist. - In the electric core gear another split torque range is switchable. 16. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Antriebssteuerung (9) Sensordaten zusammen kommen, welche 16. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 6, characterized in that in the drive control (9) sensor data come together, which - mit der entsprechenden Software, unter Einbezug von spezifischen Parametern wie - with the appropriate software, including specific parameters such as - Wirkungsgrad-Kennfelder von Motor (M), E-Maschinen (15, 16), Batterielade- und Batterieentladestrategie, sowie - Efficiency maps of engine (M), electric motors (15, 16), battery charging and battery discharge strategy, as well - den Werten der Synchrondrehzahlen von Split-Torque-Welle (6), Variatorwelle (8), Abtriebswelle (51) und der Schaltsequenz der Schaltelemente (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45) the values of the synchronous speeds of split-torque shaft (6), variator shaft (8), output shaft (51) and the switching sequence of the switching elements (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45) - mit Algorithmen zur Optimierung der mechanischen Getriebewirkungsgrade, fahrzeugspezifischen Werten für ESP, ABS, GPS, Tempomat, sowie - with algorithms to optimize the mechanical transmission efficiencies, vehicle specific values for ESP, ABS, GPS, cruise control, as well as - den Werten der zulässigen Getriebearbeitsbereiche, zusätzlich - the values of the permissible gearbox working ranges, in addition - mit den Signalen des Fahrers, mit der Fahrtrichtungswahl vorwärts oder rückwärts, mit der Stellung des Gaspedals oder des Bremspedals, für Beschleunigen, Geschwindigkeit halten, Verzögern, verarbeitet werden, sowie als Steuersignale - with the signals of the driver, with the forward or reverse directional dial, with the position of the accelerator pedal or the brake pedal, for acceleration, speed hold, deceleration, processing, as well as control signals - zum Motor (M), den E-Maschinen (15, 16), den Kupplungen und Bremsen, sowie wahlweise zum Variator (7), geleitet werden, mit den Befehlen zu, wahlweise elektrischem und/oder mechanischem, wahlweise Beschleunigen und/oder Drehzahl halten und/oder Verzögern, - to the engine (M), the electric motors (15, 16), the clutches and brakes, and optionally to the variator (7), are passed, with the commands to, optionally electrical and / or mechanical, optional acceleration and / or Speed and / or deceleration, - der Split-Torque-Welle (6), der Variator-Welle (8), der Abtriebswelle (51), und/oder - The split-torque shaft (6), the variator shaft (8), the output shaft (51), and / or - der Planetenwelle (11), und/oder der Inverter-Welle (31), sowie - The planetary shaft (11), and / or the inverter shaft (31), as well - zur Schaltung der entsprechenden Schaltelemente (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), was zu einem Gesamtgetriebe, mit stufenloser Wandlung und/oder mit festen Übersetzungsstufen, sowie zur Drehzahlsteuerung und Drehmomentsteuerung des Motors (M) und der Abtriebswelle (51), führt. - To the circuit of the corresponding switching elements (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), resulting in a total transmission, with continuously variable transmission and / or with fixed gear ratios, and for speed control and torque control of the motor (M) and the output shaft (51) leads. 17. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass 17. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 16, characterized in that - wenn pro Getriebe-Bereich mit stufenloser Wandlung mit Variator (7) mindestens eine reibende Kupplung mit steuerbarem Drehmoment, wie eine Scheibenkupplung, eine elektromagnetische Kupplung, eine hydraulische Kupplung, eingekuppelt ist, if at least one friction coupling with controllable torque, such as a disc clutch, an electromagnetic clutch, a hydraulic clutch, is engaged in each continuously variable transmission area with variator (7), - bei definierten Bedingungen, das Gesamtgetriebe zur Sicherung mit Hilfe der Antriebssteuerung (9) - under defined conditions, the overall transmission for securing by means of the drive control (9) - ohne Verzögerung frei geschaltet wird, sowie wahlweise - is released without delay, and optionally - das Fahrzeug über die Fahrzeugbremsen stabilisiert wird. - The vehicle is stabilized via the vehicle brakes. 18. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Antriebssteuerung {9), wahlweise 18. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 16, characterized in that by means of the drive control {9), optionally - sobald der Wirkungsgrad von Gesteuerten Kupplungen die Wirkungsgrade von mechanischer Wandlung mit dem Variator (7) und/oder von elektrischer Wandlung zwischen den E-Maschinen (15) und (16) erreicht oder übertrifft, und/oder - When the efficiency of controlled clutches reaches or exceeds the efficiencies of mechanical conversion with the variator (7) and / or electrical conversion between the e-machines (15) and (16), and / or - bei entsprechenden Drehzahl-Quotienten, den Verhältnissen von Drehzahl von Split-Torque-Welle (6) zu Drehzahl von Variatorwelle (8) und/oder zu Drehzahl von Abtriebswelle (51), von zwei benachbarten stufenlosen Wandelbereichen, also dem geschalteten Wandelbereich und dem nächstliegenden Wandelbereich, wahlweise - At corresponding speed quotient, the ratios of speed of split-torque shaft (6) to speed of variator (8) and / or speed of the output shaft (51), of two adjacent stepless conversion areas, ie the switched conversion area and the nearest conversion area, optional - die reibschlüssigen Schaltelemente, wahlweise (4, 14, 25, 34, 35, 36), gleichzeitig, sowie ruckfrei, zu je einem Fix-Gang geschaltet werden können, sowie - The frictional switching elements, optionally (4, 14, 25, 34, 35, 36), simultaneously, and smoothly, can be switched to a fixed gear, as well as - wahlweise mit den Kupplungen (44 und/oder 45), direkte Gänge, wahlweise gesteuert und ruckfrei, zur Überbrückung der Leistung von Variator (7) und/oder von den E-Maschinen (15, 16), sowie - Optionally with the clutches (44 and / or 45), direct gears, optionally controlled and jerk-free, for bridging the power of the variator (7) and / or of the electric motors (15, 16), as well - zusätzlich eine Blockierung der Zwischenwelle (5) und der Split-Torque-Welle (6) im Stillstand, mit wahlweise - In addition, a blockage of the intermediate shaft (5) and the split-torque shaft (6) at a standstill, with optional - dem gleichzeitigen Einkuppeln der Kupplung (45) und der Kupplung (44) oder mit dem Einkuppeln einer Direkt-Kupplung (44) oder (45) bei gleichzeig stillstehendem Variator (7) in einer anderen Stellung als der für den Direkt-Gang nötigen Übersetzung, eingeschaltet werden können. - The simultaneous engagement of the clutch (45) and the clutch (44) or with the engagement of a direct clutch (44) or (45) at the same time stationary variator (7) in a position other than the translation necessary for the direct gear , can be switched on. 19. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl 19. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 9, characterized in that both - mit der Leistung aus der Batterie (50), with the power from the battery (50), - der still stehende Motor (M) über die E-Maschine 15 gestartet, als auch, wahlweise - The stationary engine (M) via the electric motor 15 started, as well as, optionally - mit einem Variator (7) bei geöffneten Schaltelementen (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), - With a variator (7) with open switching elements (4, 14, 25, 34, 35, 36, 44, 45), - ohne Variator (7) mit geschlossener Kupplung (14), - without variator (7) with closed clutch (14), - wahlweise zusätzlich mit der Leistung aus dem gestarteten Motor (M), sowohl mit der E-Maschine (15) als Generator und der E-Maschine (16) als Elektromotor, als auch umgekehrt, vorwärts angefahren und gefahren, optionally additionally with the power from the started engine (M), both with the electric motor (15) as a generator and the electric motor (16) as an electric motor, as well as vice versa, approached and driven forward, - wahlweise zusätzlich mit der Leistung aus dem gestarteten Motor (M), mit der E-Maschine (15) als Generator und der E-Maschine (16) als Elektromotor, rückwärts angefahren und gefahren und/oder, optionally additionally with the power from the started engine (M), with the electric motor (15) as a generator and the electric motor (16) as an electric motor, approached and driven backwards and / or, - dass wahlweise zusätzlich Leistung aus dem drehenden Motor (M) über die E-Maschine (15) und/oder die E-Maschine (16) in der Batterie (50) gespeichert werden kann. - That optionally additional power from the rotating motor (M) via the electric motor (15) and / or the electric motor (16) in the battery (50) can be stored. 20. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei drehendem Motor (M), wahlweise 20. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 19, characterized in that when the engine is rotating (M), optionally - im stillstehenden oder im fahrenden Fahrzeug, zum Antreiben oder zum Bremsen, wahlweise - in stationary or in moving vehicle, for driving or braking, optional - mit der E-Maschine (15) und/oder mit der E-Maschine (16), with the electric motor (15) and / or with the electric motor (16), - in allen stufenlosen Bereichen des Getriebes und bei allen geschalteten Fix-Gangen und Direkt-Gängen, elektrische Leistung, sowohl zur Unterstützung des Antriebs eingesetzt, als auch in der Batterie (50) gespeichert (51) werden kann. - In all stepless areas of the transmission and in all switched fixed gears and direct gears, electric power, both used to support the drive, as well as in the battery (50) stored (51) can be. 21. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass 21. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 20, characterized in that - bei still stehendem Fahrzeug und still stehendem Motor (M), mit einem geschalteten Fix-Gang, gleichzeitig - with the vehicle stationary and the engine stationary (M), with a switched fixed gear, simultaneously - mit den beiden E-Maschinen (15), (16) der Motor (M) gestartet und das Fahrzeug beschleunigt werden kann, wobei - With the two electric machines (15), (16) the engine (M) can be started and the vehicle can be accelerated, with - der gestartete Motor (M) mit eigener Leistung den Antrieb (51) sofort unterstützen und/oder ganz übernehmen kann. - The started motor (M) with its own power to support the drive (51) immediately and / or can take over completely. 22. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 12 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass der still stehende Motor (M) 22. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 12 and 21, characterized in that the stationary motor (M) - in der Getriebeübersetzung mit geschalteten Split-Torque-Geared-Neutral, wahlweise sowohl - in the gear ratio with switched split-torque-geared-neutral, optionally both - mit geschaltetem Anfahrbereich vorwärts, als auch rückwärts, - with switched start range forward, as well as backward, - mit der E-Maschine 15 gestartet und das Fahrzeug sofort mit dem gestarteten Motor (M) angetrieben werden kann, wahlweise - Started with the electric motor 15 and the vehicle can be driven immediately with the engine started (M), optionally - mit zusätzlicher Unterstützung aus der Batterie (50), wahlweise über die E-Maschine (15) und/oder die E-Maschine (16). - With additional support from the battery (50), optionally via the electric motor (15) and / or the electric motor (16). 23. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 12 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass 23. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 12 and 22, characterized in that - bei drehendem Motor (M) und bei geschaltetem Geared-Neutral-Split-Torque-Verfahren, mit Hilfe der Antriebssteuerung (9), when the engine is rotating (M) and when the geared-neutral split-torque method is switched, with the aid of the drive control (9), - beim Anfahren aus dem Aktiven Stillstand (Geared Neutral), wahlweise vorwärts und rückwärts, - when starting from the Active Standstill (Geared Neutral), optionally forward and backward, - auf das Signal des Fahrers mit dem Gaspedal zur, wahlweise maximalen, Beschleunigung, gleichzeitig - on the signal of the driver with the gas pedal to, optionally maximum, acceleration, at the same time - mit dem Variator (7) das technisch zulässige, höchste Drehmoment zum Abtrieb (51), zusätzlich - with the variator (7) the technically permissible, highest torque to the output (51), in addition - mit einer sinngemässen elektrischen Wandlung zwischen E-Maschine (15) und E-Maschine (16) mit dem technisch zulässigen, höchsten Drehmoment, wahlweise - With a meaningful electrical conversion between electric motor (15) and electric motor (16) with the technically permissible, highest torque, optional - mit zusätzlicher Leistung vom Motor (M), und/oder - with additional power from the engine (M), and / or - mit Unterstützung aus der Batterie (50), sowie zusätzlich - with support from the battery (50), as well as additional - mit dem dosierten Einkuppeln einer Gesteuerten Kupplung, wahlweise - With the metered engagement of a controlled clutch, optional - beim vorwärts Anfahren von Kupplung (14), - When approaching the clutch (14), - beim rückwärts Anfahren von Kupplung (44) oder (45), zusätzliche Leistung vom Motor (M), mit kontinuierlich sich verändernder Aufteilung der Leistung, wahlweise - when reversing clutch (44) or (45), additional power from engine (M), with continuously changing power split, optional - entsprechend den einzelnen Wirkungsgraden und/oder anderer Parameter von Variator (7), E-Maschinen (15), (16), gesteuerten Kupplungen (14) oder (44) oder (45), zum Abtrieb (51) gewandelt wird, mit dem maximalen Abtriebsdrehmoment aus dem Stillstand. - According to the individual efficiencies and / or other parameters of variator (7), E-machines (15), (16), controlled clutches (14) or (44) or (45), to the output (51) is converted with the maximum output torque from standstill. 24. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass 24. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 13, characterized in that - der Aktive Stillstand mit einem Split-Torque-Bereich zum Vorwärts-Anfahren mit Hilfe der Kupplung (4) und des Variators (7) in Overdrive-Stellung, - The active standstill with a split torque range for forward approach using the clutch (4) and the variator (7) in overdrive position, - der aktive Stillstand mit einem Split-Torque-Bereich zum Rückwärts-Anfahren mit Hilfe der Bremse (35) und des Variators (7) in Underdrive-Stellung, geschaltet wird, und - The active standstill with a split torque range for reverse start by means of the brake (35) and the variator (7) in the underdrive position, is switched, and - auf das Signal des Fahrers zum Richtungswechsel von vorwärts zu rückwärts Fahren, wahlweise - on the driver's signal to change direction from forward to reverse, optional - beim Stillstand des Fahrzeugs, mit Hilfe der Antriebssteuerung (9), wahlweise gleichzeitig, when the vehicle is at a standstill, by means of the drive control (9), optionally simultaneously, - das Summenglied des Getriebes (10) mit der Bremse (35) gestoppt, - The summing member of the transmission (10) with the brake (35) stopped, - die Kupplung (4) gelöst, - the clutch (4) solved, - der Variator (7) von Overdrive zu Underdrive verstellt wird, und - The variator (7) is moved from overdrive to underdrive, and - dieses Verfahren beim Richtungswechsel von rückwärts zu vorwärts Fahren im umgekehrten Sinn durchgeführt wird. - This procedure is carried out when reversing direction from reverse to forward driving in the opposite sense. 25. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Spezialgänge geschaltet werden können ohne Auswirkungen im Getriebe bei Veränderungen im Variator (7), 25. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 14, characterized in that special gears can be switched without effects in the transmission with changes in the variator (7), - mit den zwei Kupplungen (34) und (35) gleichzeitig, als Maximalübersetzungsgang, sowie - With the two clutches (34) and (35) at the same time, as a maximum gear ratio, and - mit den zwei Kupplungen (34) und (36) gleichzeitig, als Maximalgeschwindigkeitsgang, sowie - With the two clutches (34) and (36) at the same time, as the maximum speed gear, as well - mit der Bremse (35) und der Kupplung (36) als Motorblockade im Motorstillstand. - With the brake (35) and the clutch (36) as a motor stall during engine standstill. 26. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei still stehendem Motor (M) und still stehendem Fahrzeug, mit 26. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 14, characterized in that at a stagnant engine (M) and stationary vehicle, with - den wirkenden Schaltelementen(4, 14, 35)), also im geschalteten Fix-Gang des Aktiven Stillstandes, wahlweise sofort - The acting switching elements (4, 14, 35)), ie in the switched fixed gear of the active standstill, either immediately - mit der Umschaltung in den Fix Gang 2, also mit dem Lösen der Bremse (35) und dem gegenläufigen Einkuppeln der Kupplung (34), - With the switch to the Fix gear 2, so with the release of the brake (35) and the opposite engagement of the clutch (34), - mit den E-Maschinen (15) und (16) gleichzeitig der Motor (M) gestartet und angefahren werden kann. - With the electric motors (15) and (16) at the same time the engine (M) can be started and started. 27. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 15 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass 27. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 15 and 21, characterized in that - mit eingekuppelter Kupplung (4), sowohl - with engaged clutch (4), both - vorwärts, als auch rückwärts, aus dem Stillstand, sowohl - forward, as well as backward, from a standstill, both - mit Leistung aus dem Motor (M), als auch mit elektrischer Leistung aus der Batterie (50), with power from the motor (M) as well as with electrical power from the battery (50), - mit einer elektrischer Wandlung zwischen der E-Maschine (16) und der E-Maschine (15) als einem elektrischen Geared Neutral-Split-Torque-Verfahren, angefahren werden kann, sowie dass - Can be approached with an electrical conversion between the electric motor (16) and the electric motor (15) as a geared electric neutral split-torque method, and that - mit eingekuppelter Kupplung (25) in einem weiteren Split-Torque-Verfahren, die Übersetzung gewandelt werden kann. - With coupled clutch (25) in a further split-torque method, the translation can be converted. 28. Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Fahr- und Anfahrgetriebes nach Patentanspruch 15 und 21 dadurch gekennzeichnet, dass 28. A method for operating a continuously variable drive and Anfahrgetriebes according to claim 15 and 21, characterized in that - bei still stehendem Motor (M) und, bei wahlweise - with the engine stopped (M) and, with optional - still stehendem Fahrzeug, und mit wahlweise - stationary vehicle, and with optional - geschlossener Kupplung (4) oder Kupplung (25) oder Bremse (35), das Fahrzeug mit elektrischer Leistung aus der Batterie (50), wahlweise - closed clutch (4) or clutch (25) or brake (35), the vehicle with electric power from the battery (50), optional - mit rückwärts drehender E-Maschine (16) vorwärts beschleunigt, oder - with reverse rotating electric machine (16) accelerates forward, or - mit vorwärts drehender E-Maschine (16) rückwärts beschleunigt, und dabei - Accelerated backward with forward-rotating electric motor (16), and thereby - das Drehmoment von den Getrieben (10) und (20) verstärkt wird. - The torque of the gears (10) and (20) is amplified.
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