CH717792B1 - Stufenloses Multimode-Getriebe mit sowohl einer Drehzahlkopplung als auch einer Drehmomentkopplung. - Google Patents

Stufenloses Multimode-Getriebe mit sowohl einer Drehzahlkopplung als auch einer Drehmomentkopplung. Download PDF

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CH717792B1
CH717792B1 CH70059/21A CH700592021A CH717792B1 CH 717792 B1 CH717792 B1 CH 717792B1 CH 70059/21 A CH70059/21 A CH 70059/21A CH 700592021 A CH700592021 A CH 700592021A CH 717792 B1 CH717792 B1 CH 717792B1
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CH
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brake
clutch
assembly
power
electric motor
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CH70059/21A
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Han Jiangyi
Wang Juncheng
Deng Yulin
Shi Dehua
Zou Rong
Xu Xing
Zhu Jianguo
Cai Yingfeng
Zhu Zhen
Lai Longhui
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Univ Jiangsu
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein stufenloses Multimode-Getriebe für sowohl eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung bereit. Es umfasst eine Motorleistungs-Eingangsanordnung (1), eine Hydraulikgetriebeanordnung (2), eine Elektromotorgetriebeanordnung (3) mit einem Elektromotor (3-3), eine Planetenradanordnung (4, 5, 6, 7, 8), ein Ausgangsbauteil (9), eine Kupplungsbaugruppe (C 1 -C 6 ) und eine Bremsenbaugruppe (B 1 -B 6 ), wobei ein Ausgangsende der Planetenradanordnung mit dem Ausgangsbauteil (9) verbunden ist, wobei die Kupplungsbaugruppe (C 1 -C 6 ) jeweils die Motorleistungs-Eingangsanordnung (1), die Hydraulikgetriebeanordnung (2) und die Elektromotorgetriebeanordnung (3) mit einem Eingangsende der Planetenradanordnung verbindet und die Kupplungsbaugruppe (C 1 -C 6 ) die Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) mit der Hydraulikgetriebeanordnung (2) verbindet. Die Kupplungsbaugruppe (C 1 -C 6 ) und die Bremsenbaugruppe (B 1 -B 6 ) sind so einstellbar, dass mittels der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und/oder des Elektromotors (3-3) ein stufenlos variables Übersetzungsverhältnis der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und/oder der Elektromotorgetriebeanordnung (3) und des Ausgangsbauteils (9) bereitstellbar ist. Bei der vorliegenden Erfindung können durch Umschalten der Kupplungsbaugruppe (C 1 -C 6 ) und der Bremsenbaugruppe (B 1 -B 6 ) und durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und der Drehzahl / des Drehmoments des Elektromotors (3-3) eine optimale Leistungsanpassung einer Leistungsquelle und eine optimale Kombination der Leistungsausgangsarten erzielt werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung gehört zu dem Gebiet der Getriebe mit variabler Drehzahl und betrifft insbesondere ein stufenloses Multimode-Getriebe für sowohl eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung.
STAND DER TECHNIK
[0002] China stellt ein Land mit großem Energieverbrauch und knappen Ölressourcen dar und dabei wird ein großer Anteil der Ölressourcen durch Fahrzeuge verbraucht. Mit der zunehmenden Wichtigkeit der Energieeinsparung und der Emissionsreduktion in verschiedenen Ländern der Welt wird Lösungen zur Kraftstoffeinsparung für landwirtschaftliche Maschinen auch große Aufmerksamkeit geschenkt. Während der Arbeit werden landwirtschaftliche Maschinen unter widrigeren Bedingungen als bei Straßenfahrzeugen betrieben und dabei ist eine drastische Erhöhung der Fahrwiderstände häufig zu erwarten, in welchem Fall eine landwirtschaftliche Maschine mit geringer Leistung erst auf Kosten einer bestimmten Betriebseffizienz solche extremen Fälle überwinden kann und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch verursacht wird. Bei landwirtschaftlichen Maschinen mit großer Leistung liegen hingegen Probleme wie hohe Kosten und große Abmessung vor und bei günstigen Betriebsbedingungen besteht ferner das Problem des Leistungsüberschusses. Erfindungsgemäß wird ein stufenloses Multimode-Getriebe für sowohl eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung vorgeschlagen, um somit das vorstehende technische Problem zu lösen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[0003] Angesichts der Nachteile im Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein stufenloses Multimode-Getriebe für sowohl eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung bereitzustellen, womit durch Umschalten einer Kupplungsbaugruppe und einer Bremsenbaugruppe und z.B. durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses einer Hydraulikgetriebeanordnung und der Drehzahl / des Drehmoments eines Elektromotors eine optimale Leistungsanpassung einer Leistungsquelle und eine optimale Kombination der Leistungsausgangsarten erzielt werden.
[0004] Gemäß vorliegender Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein stufenloses Multimode-Getriebe gemäß Anspruch 1. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen an.
[0005] Ferner ist vorgesehen, dass durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und des Drehmoments des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der dritten Kupplung C3, der ersten Bremse B1, der vierten Bremse B4und der sechsten Bremse B6oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der dritten Kupplung C3, der fünften Kupplung C5, der ersten Bremse B1und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits jeweils ein drehmomentgekoppeltes hydromechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und des Drehmoments des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der dritten Kupplung C3, der ersten Bremse B1, der fünften Bremse B5und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein drehmomentgekoppeltes hydromechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Drehmoments des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der ersten Bremse B1, der dritten Bremse B3, der vierten Bremse B4und der sechsten Bremse B6oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der fünften Kupplung C5, der ersten Bremse B1, der dritten Bremse B3und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits jeweils ein drehmomentgekoppeltes mechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, und wobei durch Einstellen des Drehmoments des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der ersten Bremse B1, der dritten Bremse B3, der fünften Bremse B5und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein drehmomentgekoppeltes mechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird.
[0006] Ferner ist vorgesehen, dass die Kupplungsbaugruppe ferner eine vierte Kupplung C4umfasst, die dazu dient, das Ausgangsende der Elektromotorgetriebeanordnung selektiv mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradmechanismus zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der vierten Kupplung C4, der vierten Bremse B4und der sechsten Bremse B6oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der vierten Kupplung C4, der fünften Kupplung C5und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits jeweils ein Niederdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der vierten Kupplung C4, der fünften Bremse B5und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein Niederdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der vierten Kupplung C4, der dritten Bremse B3, der vierten Bremse B4und der sechsten Bremse B6oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der vierten Kupplung C4, der fünften Kupplung C5, der dritten Bremse B3und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein Niederdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, und wobei durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der vierten Kupplung C4, der dritten Bremse B3, der fünften Bremse B5und der sechsten Bremse B6zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein Niederdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird.
[0007] Ferner ist vorgesehen, dass die Kupplungsbaugruppe ferner eine sechste Kupplung C6umfasst, die dazu dient, das Ausgangsende der Elektromotorgetriebeanordnung selektiv mit dem Sonnenrad des fünften Planetenradmechanismus zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der sechsten Kupplung C6, der ersten Bremse B1und der vierten Bremse B4oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der fünften Kupplung C5, der sechsten Kupplung C6und der ersten Bremse B1zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits jeweils ein Hochdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der sechsten Kupplung C6, der ersten Bremse B1und der fünften Bremse B5zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein Hochdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der sechsten Kupplung C6, der ersten Bremse B1, der dritten Bremse B3und der vierten Bremse B4oder durch Schließen der ersten Kupplung C1, der fünften Kupplung C5, der sechsten Kupplung C6, der ersten Bremse B1und der dritten Bremse B3zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits jeweils ein Hochdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Getriebe, das sich in beiden Fällen voneinander unterscheidet, in Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, und wobei durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors und durch Schließen der ersten Kupplung C1, der sechsten Kupplung C6, der ersten Bremse B1, der dritten Bremse B3und der fünften Bremse B5zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits ein Hochdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird.
[0008] Ferner ist vorgesehen, dass eine synchrone Umschaltung von einem hydromechanischen Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung und dem Ausgangsbauteil auf ein hydromechanisches Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits erfolgen kann, wobei eine synchrone Umschaltung von einem hydromechanischen Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits auf ein mechanisches Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung bzw. der Elektromotorgetriebeanordnung einerseits und dem Ausgangsbauteil andererseits erfolgen kann, wobei eine synchrone Umschaltung von einem hydraulischen Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung und dem Ausgangsbauteil auf ein hydromechanisches Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung und dem Ausgangsbauteil erfolgen kann, und wobei eine synchrone Umschaltung von einem hydromechanischen Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung und dem Ausgangsbauteil auf ein mechanisches Getriebe zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung und dem Ausgangsbauteil erfolgen kann.
[0009] Die vorliegende Erfindung bzw. ihre bevorzugten Ausführungsformen zeichnen sich durch die folgenden vorteilhaften Auswirkungen aus: Bei dem erfindungsgemäßen stufenlosen Multimode-Getriebe für eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung kann durch Steuern der Kupplungsbaugruppe und der Bremsenbaugruppe eine der Getriebearten, hydraulisch-mechanisches Getriebe, mechanisches Getriebe und hydromechanisches Getriebe, ermöglicht werden. Durch beispielsweise Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und/oder der Drehzahl / des Drehmoments des Elektromotors wird zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil ein stufenloses Übersetzungsverhältnis in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erreicht. Durch Verbinden mehrerer Planetenradanordnungen mit der Elektromotorgetriebeanordnung, der Hydraulikgetriebeanordnung, einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle wird ein kompakter Aufbau mit hoher Übertragungszuverlässigkeit erreicht. Indem zwei Leistungsquellen, nämlich ein Elektromotor und ein Motor, miteinander kombiniert werden, kann durch eine Drehzahlkopplung der Drehzahleinstellbereich erweitert und durch eine Drehmomentkopplung die Anforderung bei Betriebszuständen, bei denen ein großes Drehmoment benötigt wird, erfüllt werden. Auf der Grundlage der erfüllten Anforderung an die Antriebsleistung wird der Getriebewirkungsgrad des Getriebesystems erhöht. Durch selektive Schließung der betreffenden Kupplungsbaugruppe und der betreffenden Bremsenbaugruppe und durch Ändern des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung kann eine Umschaltung von einem hydraulisch-mechanischen Getriebe auf ein hydromechanisches Getriebe oder eine Umschaltung von einem hydromechanischen Getriebe auf ein mechanisches Getriebe erfolgen, um die Anforderung an die Antriebsleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Getriebesystems zu erfüllen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0010] Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines stufenlosen Multimode-Getriebes mit sowohl einer Drehzahlkopplung als auch einer Drehmomentkopplung, Figur 2 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydraulischen Vorwärtsgang, bei dem ein Motor als Leistungsquelle dient, Figur 3 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydraulischen Rückwärtsgang-I, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 4 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydraulischen Rückwärtsgang-II, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 5 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydromechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, in der vorliegenden Erfindung, Figur 6 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydromechanischen Vorwärtsgang-II, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 7 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem hydromechanischen Rückwärtsgang, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 8 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem mechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 9 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem mechanischen Vorwärtsgang-II, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 10 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem mechanischen Rückwärtsgang, bei dem der Motor als Leistungsquelle dient, Figur 11 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem mechanischen Vorwärts-/Rückwärtsgang, bei dem ein Elektromotor als Leistungsquelle dient, Figur 12 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem drehmomentgekoppelten hydromechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 13 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem drehmomentgekoppelten mechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 14 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 15 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem Niederdrehzahl-gekoppelten mechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 16 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 17 eine schematische Darstellung des Leistungsflusses bei einem Hochdrehzahl-gekoppelten mechanischen Vorwärtsgang-I, bei dem der Motor und der Elektromotor als Hybridleistungsquelle dienen, Figur 18 den Übertragungsweg der Leistung des Motors.
[0011] Darin stehen 1 für Motorleistungs-Eingangsanordnung, 1-1 für Motor, 1-2 für erste Kupplung C1, 1-3 für Eingangswelle, 2 für Hydraulikgetriebeanordnung, 2-1 für Hydraulik-Leistungseingangs-Zahnradpaar, 2-2 für dritte Kupplung C3, 2-3 für Verstellpumpe, 2-4 für Konstantmotor, 2-5 für Hydraulik-Leistungsausgangs-Zahnradpaar, 3 für Elektromotorgetriebeanordnung, 3-1 für Akku, 3-2 für zweite Kupplung C2, 3-3 für Elektromotor/Generator, 3-4 für Steuerung, 3-5 für Elektromotor-Leistungsausgangswelle, 3-6 für vorderes Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar, 3-7 für Elektromotorleistungs-Zwischengetriebewelle, 3-8 für sechste Kupplung C6, 3-9 für hinteres Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar, 4 für ersten Planetenradmechanismus, 4-1 für vierte Kupplung C4, 4-2 für erste Bremse B1, 4-3 für erstes Planetenrad-Sonnenrad, 4-4 für ersten Planetenrad-Planetenträger, 4-5 für zweite Bremse B2, 4-6 für erstes Planetenrad-Hohlrad, 5 für zweiten Planetenradmechanismus, 5-1 für dritte Bremse B3, 5-2 für zweiten Planetenrad-Planetenträger, 5-3 für zweites Planetenrad-Sonnenrad, 5-4 für zweites Planetenrad-Hohlrad, 6 für dritten Planetenradmechanismus, 6-1 für fünfte Kupplung C5, 6-2 für vierte Bremse B4, 6-3 für drittes Planetenrad-Sonnenrad, 6-4 für dritten Planetenrad-Planetenträger, 6-5 für fünfte Bremse B5, 6-6 für drittes Planetenrad-Hohlrad, 7 für vierten Planetenradmechanismus, 7-1 für viertes Planetenrad-Sonnenrad, 7-2 für vierten Planetenrad-Planetenträger, 7-3 für viertes Planetenrad-Hohlrad, 8 für fünften Planetenradmechanismus, 8-1 für fünftes Planetenrad-Hohlrad, 8-2 für fünften Planetenrad-Planetenträger, 8-3 für fünftes Planetenrad-Sonnenrad, 8-4 für sechste Bremse B6und 9 für Ausgangswelle.
KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0012] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, worauf der Schutzumfang der Erfindung keineswegs eingeschränkt wird.
[0013] Wie sich aus Figur 1 ergibt, umfasst das stufenlose Multimode-Getriebe mit sowohl einer Drehzahlkopplung als auch einer Drehmomentkopplung eine Motorleistungs-Eingangsanordnung 1, eine Hydraulikgetriebeanordnung 2, eine Elektromotorgetriebeanordnung 3, eine Planetenradanordnung und eine Ausgangswelle 9.
[0014] Ein Eingangsbauteil umfasst einen Motor 1-1, eine erste Kupplung C11-2 und eine Eingangswelle 1-3. Die Eingangswelle 1-3 ist über die erste Kupplung C11-2 mit dem Motor 1-1 verbunden. Die Eingangswelle 1-3 ist über ein Hydraulik-Leistungseingangs-Zahnradpaar 2-1 mit einer Verstellpumpe 2-3 verbunden. Die Eingangswelle 1-3 ist über eine zweite Kupplung C23-2 mit einer Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5 verbunden. Die Eingangswelle 1-3 ist mit einem ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4 verbunden.
[0015] Die Hydraulikgetriebeanordnung 2 umfasst vor allem die Verstellpumpe 2-3 und einen Konstantmotor 2-4. Die Elektromotorgetriebeanordnung 3 umfasst vor allem einen Elektromotor/Generator 3-3, eine Steuerung 3-4 und einen Akku 3-1. Der Akku 3-1 ist über die Steuerung 3-4 mit dem Elektromotor/Generator 3-3 verbunden. Die Planetenradanordnung umfasst einen ersten Planetenradmechanismus 4, einen zweiten Planetenradmechanismus 5, einen dritten Planetenradmechanismus 6, einen vierten Planetenradmechanismus 7 und einen fünften Planetenradmechanismus 8.
[0016] Ein erstes Planetenrad-Sonnenrad 4-3 ist über eine vierte Kupplung C44-1 selektiv mit der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5 verbunden. Ein erster Planetenrad-Planetenträger 4-4 ist mit der Eingangswelle 1-3 verbunden. Ein erstes Planetenrad-Hohlrad 4-6 ist mit einem zweiten Planetenrad-Hohlrad 5-4 fest verbunden. Ein zweites Planetenrad-Sonnenrad 5-3 ist über ein Hydraulik-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 2-5 mit dem Konstantmotor 2-4 verbunden. Ein zweiter Planetenrad-Planetenträger 5-2 ist mit einem dritten Planetenrad-Hohlrad 6-6 verbunden. Das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 ist mit einem vierten Planetenrad-Sonnenrad 7-1 verbunden. Ein drittes Planetenrad-Sonnenrad 6-3 ist über eine fünfte Kupplung C56-1 mit dem dritten Planetenrad-Hohlrad 6-6 verbindbar. Ein dritter Planetenrad-Planetenträger 6-4 ist mit einem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 fest verbunden. Ein viertes Planetenrad-Hohlrad 7-3 ist mit einem fünften Planetenrad-Hohlrad 8-1 fest verbunden. Ein fünfter Planetenrad-Planetenträger 8-2 ist mit der Ausgangswelle 9 verbunden. Ein fünftes Planetenrad-Sonnenrad 8-3 ist der Reihe nach über ein hinteres Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-9, eine sechste Kupplung C63-8, eine Elektromotorleistungs-Zwischengetriebewelle 3-7 und ein vorderes Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-6 mit der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5 verbunden.
[0017] Durch Einstellen der Drehzahl / des Drehmoments des Motors 1-1 und des Elektromotors 3-3 sowie des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung 2 und durch selektive Schließung der Kupplungsbaugruppe und der Bremsenbaugruppe wird zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil eine stufenlose Vorwärts- oder Rückwärts-Getriebeart bereitgestellt. Somit kann der Getriebeausgang durch Kombination der Leistung des Motors oder/und der Leistung des Elektromotors mit einem hydraulischen Getriebe, einem hydromechanischen Getriebe und einem mechanischen Getriebe Anforderungen bei verschiedenen Betriebszuständen erfüllen und dabei können die folgenden Leistungsanpassungsmöglichkeiten bewerkstelligt werden.
[0018] Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung anhand eines konkreten Beispiels unter Bezugnahme auf Tabelle 1: Wenn der Motor als Leistungsquelle dient, sind konkret ein hydraulisch-mechanisches Motorleistungs-Getriebe (nachfolgend auch hydraulisches Motorleistungs-Getriebe genannt), ein hydromechanisches Motorleistungs-Getriebe und ein mechanisches Motorleistungs-Getriebe vorgesehen.
[0019] Das hydraulische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen hydraulischen Motorleistungs-Vorwärtsgang, einen hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-I und einen hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-II.
[0020] Der hydraulische Motorleistungs-Vorwärtsgang ist aus Figur 2 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, eine dritte Kupplung C32-2, eine zweite Bremse B24-5, eine fünfte Bremse B56-5 und eine sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, die Hydraulikgetriebeanordnung 2, das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3, den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2, das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1, das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 fließt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben wird.
[0021] Der hydraulische Motorleistungs-Rückwärtsgang-I ist aus Figur 3 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die zweite Bremse B24-5, eine vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, die Hydraulikgetriebeanordnung 2, das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 und den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 fließt, wobei ein Teil der Leistung über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt wird. Die Leistung fließt dann über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0022] Der hydraulische Motorleistungs-Rückwärtsgang-II ist aus Figur 4 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die fünfte Kupplung C56-1, die zweite Bremse B24-5 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, die Hydraulikgetriebeanordnung 2, das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3, den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2, den dritten Planetenradmechanismus 6, den vierten Planetenradmechanismus 7, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 fließt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben wird.
[0023] Das hydromechanische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I, einen hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-3" wi="2" file="CH00717792-P00003.tif" orientation="portrait" alt="custom character" img-content="character" img-format="tif" inline="yes"/> und einen hydromechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang.
[0024] Der hydromechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 5 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die erste Bremse B14-2, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 fließt, an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt wird. Ein Teil der zusammengeführten Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt. Die Leistung fließt dann über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0025] Der hydromechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-II ist aus Figur 6 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die fünfte Kupplung C56-1, die erste Bremse B14-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 fließt, an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt wird. Die Leistung fließt dann über den dritten Planetenradmechanismus 6, den vierten Planetenradmechanismus 7, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0026] Der hydromechanische Motorleistungs-Rückwärtsgang ist aus Figur 7 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die erste Bremse B14-2, eine fünfte Bremse B56-5 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 fließt, an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt wird. Die zusammengeführte Leistung fließt dann über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1, das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0027] Das mechanische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I, einen mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-3" wi="2" file="CH00717792-P00003.tif" orientation="portrait" alt="custom character" img-content="character" img-format="tif" inline="yes"/> und einen mechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang.
[0028] Der mechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 8 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt wird. Die Leistung fließt dann über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0029] Der mechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-II ist aus Figur 9 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die fünfte Kupplung C56-1, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen wird, über den dritten Planetenradmechanismus 6, den vierten Planetenradmechanismus 7, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 fließt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben wird.
[0030] Der mechanische Motorleistungs-Rückwärtsgang ist aus Figur 10 zu entnehmen, wobei lediglich die erste Kupplung C11-2, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1, die fünfte Bremse B56-5 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6, das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4, den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 , das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1, das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 fließt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben wird.
[0031] Der Elektromotor dient als Leistungsquelle.
[0032] Ein mechanischer Elektromotorleistungs-Vorwärts-/Rückwärtsgang ist aus Figur 11 zu entnehmen, wobei die zweite Kupplung C23-2, die fünfte Kupplung C56-1, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung über den Akku 3-1, die Steuerung 3-4, den Elektromotor 3-3, die Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5, die zweite Kupplung C23-2, die Eingangswelle 1-3, den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen wird, über den dritten Planetenradmechanismus 6, den vierten Planetenradmechanismus 7, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 fließt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben wird.
[0033] Wenn der Motor und der Elektromotor als Leistungsquelle dienen und Hybridleistung drehmomentgekoppelt ist, sind dann konkret ein drehmomentgekoppeltes hydromechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe und ein drehmomentgekoppeltes mechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe vorgesehen. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung am Beispiel des Leistungsflusses bei einem drehmomentgekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I und einem drehmomentgekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I.
[0034] Der drehmomentgekoppelte hydromechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 12 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die zweite Kupplung C23-2, die dritte Kupplung C32-2, die erste Bremse B14-2, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, während elektrische Leistung über den Akku 3-1, die Steuerung 3-4, den Elektromotor 3-3, die Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5 und die zweite Kupplung C23-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird. Die Hybridleistung wird an der Eingangswelle 1-3 aneinander gekoppelt. Ein Teil der Hybridleistung wird über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Hybridleistung, der über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 fließt, an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt. Die Hybridleistung wird dann wieder verzweigt. Ein Teil der Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt. Die Leistung fließt schließlich über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0035] Der drehmomentgekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 13 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die zweite Kupplung C23-2, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, während elektrische Leistung über den Akku 3-1, die Steuerung 3-4, den Elektromotor 3-3, die Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5 und die zweite Kupplung C23-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird. Die Hybridleistung wird an der Eingangswelle 1-3 aneinander gekoppelt und über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen. Die Hybridleistung wird dann verzweigt. Ein Teil der Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt. Die Leistung fließt schließlich über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3, das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0036] Wenn der Motor und der Elektromotor als Leistungsquelle dienen und Hybridleistung Niederdrehzahl-gekoppelt ist, sind dann konkret ein Niederdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe und ein Niederdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe vorgesehen. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung am Beispiel des Leistungsflusses bei einem Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I und einem Niederdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I.
[0037] Der Niederdrehzahl-gekoppelte hydromechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 14 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die vierte Kupplung C44-1, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen wird, während der andere Teil der Leistung über die Eingangswelle 1-3 fließt und mit der elektrischen Leistung, die aus dem Akku 3-1, der Steuerung 3-4, dem Elektromotor 3-3, der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5, der vierten Kupplung C44-1 und dem ersten Planetenrad-Sonnenrad 4-3 stammt, an dem ersten Planetenrad-Hohlrad 4-6 zusammengeführt. Die Leistung fließt über das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 und wird mit der aus dem zweiten Planetenrad-Sonnenrad 5-3 stammenden Leistung an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt. Die Hybridleistung wird dann wieder verzweigt. Ein Teil der Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Hohlrad 7-3 zusammengeführt. Die Leistung fließt über das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0038] Der Niederdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 15 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die vierte Kupplung C44-1, die dritte Bremse B35-1, die vierte Bremse B46-2 und die sechste Bremse B68-4 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 und die Eingangswelle 1-3 fließt und mit der elektrischen Leistung, die aus dem Akku 3-1, der Steuerung 3-4, dem Elektromotor 3-3, der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5, der vierten Kupplung C44-1 und dem ersten Planetenrad-Sonnenrad 4-3 stammt, an dem ersten Planetenrad-Hohlrad 4-6 zusammengeführt wird. Die Leistung wird über das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen. Die Hybridleistung wird wieder verzweigt. Ein Teil der Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Hohlrad 7-3 zusammengeführt. Die Leistung fließt über das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und den fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 und wird aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0039] Wenn der Motor und der Elektromotor als Leistungsquelle dienen und Hybridleistung Hochdrehzahl-gekoppelt ist, sind dann konkret ein Hochdrehzahl-gekoppeltes hydromechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe und ein Hochdrehzahl-gekoppeltes mechanisches Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Getriebe vorgesehen. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung am Beispiel des Leistungsflusses bei einem Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I und einem Hochdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I.
[0040] Der Hochdrehzahl-gekoppelte hydromechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 16 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die dritte Kupplung C32-2, die sechste Kupplung C63-8, die erste Bremse B14-2 und die vierte Bremse B46-2 geschlossen sind, wobei Leistung des Motors 1-1 über die erste Kupplung C11-2 auf die Eingangswelle 1-3 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über die Hydraulikgetriebeanordnung 2 und das zweite Planetenrad-Sonnenrad 5-3 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 fließt, an dem zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 zusammengeführt wird. Die Leistung des Motors wird dann wieder verzweigt. Ein Teil der Leistung wird über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt. Die Leistung des Motors fließt über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3 und das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und wird mit der elektrischen Leistung, die aus dem Akku 3-1, der Steuerung 3-4, dem Elektromotor 3-3, der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5, dem vorderen Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-6, der Elektromotorleistungs-Zwischengetriebewelle 3-7, der sechsten Kupplung C63-8 und dem hinteren Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-9 stammt, an dem fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 zusammengeführt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0041] Der Hochdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I ist aus Figur 17 zu entnehmen, wobei die erste Kupplung C11-2, die sechste Kupplung C63-8, die erste Bremse B14-2, die dritte Bremse B35-1 und die vierte Bremse B46-2 geschlossen sind, wobei Leistung aus dem Motor 1-1 über die erste Kupplung C11-2, die Eingangswelle 1-3, den ersten Planetenrad-Planetenträger 4-4, das erste Planetenrad-Hohlrad 4-6 und das zweite Planetenrad-Hohlrad 5-4 auf den zweiten Planetenrad-Planetenträger 5-2 übertragen wird, wobei ein Teil der Leistung über das dritte Planetenrad-Hohlrad 6-6 und den dritten Planetenrad-Planetenträger 6-4 auf den vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 übertragen und mit dem anderen Teil der Leistung, der über das vierte Planetenrad-Sonnenrad 7-1 fließt, an dem vierten Planetenrad-Planetenträger 7-2 zusammengeführt wird. Die Leistung des Motors fließt über das vierte Planetenrad-Hohlrad 7-3 und das fünfte Planetenrad-Hohlrad 8-1 und wird mit der elektrischen Leistung, die aus dem Akku 3-1, der Steuerung 3-4, dem Elektromotor 3-3, der Elektromotor-Leistungsausgangswelle 3-5, dem vorderen Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-6, der Elektromotorleistungs-Zwischengetriebewelle 3-7, der sechsten Kupplung C63-8 und dem hinteren Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaar 3-9 stammt, an dem fünften Planetenrad-Planetenträger 8-2 zusammengeführt und aus der Ausgangswelle 9 ausgegeben.
[0042] Nachfolgend wird zunächst auf die Getriebebeziehung näher eingegangen.
[0043] Hydraulisches Motorleistungs-Getriebe, hydromechanisches Motorleistungs-Getriebe und mechanisches Motorleistungs-Getriebe.
[0044] Das hydraulische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen hydraulischen Motorleistungs-Vorwärtsgang, einen hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-I und einen hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-II.
[0045] Hydraulischer Motorleistungs-Vorwärtsgang: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0046] Darin stehen n0für Drehzahl der Ausgangswelle, nefür Drehzahl des Motors, i1für Übersetzungsverhältnis des Hydraulik-Leistungseingangs-Zahnradpaars, i2für Übersetzungsverhältnis des Hydraulik-Leistungsausgangs-Zahnradpaars, e für Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung und kjfür charakteristischen Parameter des j-ten Planetenrads (j=1, 2, 3, 4, 5).
[0047] Hydraulischer Motorleistungs-Rückwärtsgang-I: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0048] Hydraulischer Motorleistungs-Rückwärtsgang-II: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0049] Das hydromechanische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I, einen hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang- und einen hydromechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang.
[0050] Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-I: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0051] Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-II: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0052] Hydromechanischer Motorleistungs-Rückwärtsgang: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0053] Das mechanische Motorleistungs-Getriebe umfasst einen mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I, einen mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-3" wi="2" file="CH00717792-P00003.tif" orientation="portrait" alt="custom character" img-content="character" img-format="tif" inline="yes"/> und einen mechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang.
[0054] Mechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-I: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0055] Mechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-II: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0056] Mechanischer Motorleistungs-Rückwärtsgang: Die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle lautet wie folgt:
[0057] Unter der Annahme, dass k1= 1.8, k2= 1.6, k3= k4= 1.65, k5= 3.71, i1= 0.62, i2= 1, lautet dann die Beziehung bei dem hydraulischen Motorleistungs-Getriebe wie folgt: Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydraulischen Motorleistungs-Vorwärtsgang: Aus der Formel (1), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= (-0.30e)ne.
[0058] Wenn e ∈ [-1,0], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [0,0.30]ne.
[0059] Anhand der Formel (1) und der Formel (5) kann ein Schnittpunkt C (-0,95, 0,29) erhalten werden.
[0060] Anhand des Schnittpunkts kann der Bereich des hydraulischen Motorleistungs-Vorwärtsgangs ermittelt werden: entsprechend dem Abschnitt AC in der Darstellung e ∈ [-0.95,0],no∈ [0,0.29]ne.
[0061] Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-I: Aus der Formel (2), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= (0.19e)ne.
[0062] Wenn e ∈ [-1,0], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [-0.19,0]ne.
[0063] Anhand der Formel (2) und der Formel (6) kann ein Schnittpunkt H (-0,94, -0,18) erhalten werden.
[0064] Anhand des Schnittpunkts kann der Bereich des hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgangs-I ermittelt werden: entsprechend dem Abschnitt AH in der Darstellung e ∈ [-0.94,0],no∈ [0, -0.18]ne.
[0065] Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgang-II: Aus der Formel (3), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= (0.49e)ne.
[0066] Wenn e ∈ [-1,0], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [-0.49,0]ne.
[0067] Anhand der Formel (3) und der Formel (6) kann ein Schnittpunkt I (-0,58, -0,28) erhalten werden.
[0068] Anhand des Schnittpunkts kann der Bereich des hydraulischen Motorleistungs-Rückwärtsgangs-II ermittelt werden: entsprechend dem Abschnitt AI in der Darstellung: e ∈ [-0.58,0],no∈ [0, -0.28,0]ne.
[0069] Die Beziehung bei dem hydromechanischen Motorleistungs-Getriebe lautet wie folgt: Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I: Aus der Formel (4), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= (0.19e + 0.30)ne.
[0070] Wenn e ∈ [-1,1], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [0.11,0.49]ne.
[0071] Anhand der Formel (1) und der Formel (4) kann ein Schnittpunkt B (-0,61, 0,18) erhalten werden.
[0072] Anhand des Schnittpunkts kann der Bereich des hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgangs-I ermittelt werden: entsprechend dem Abschnitt BE in der Darstellung e ∈ [-0.61,1], no∈ [0.18,0.49]ne.
[0073] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, gilt Folgendes bei dem mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I: Aus der Formel (7), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= 0.30ne, was dem Punkt D in der Darstellung entspricht.
[0074] Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydromechanischen Vorwärtsgang-II: Aus der Formel (5), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= (0.49e + 0.75)ne.
[0075] Wenn e ∈ [-1,1], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [0.26,1.24]ne.
[0076] Durch die obige Berechnung wird ein Schnittpunkt C ermittelt. Anhand des Schnittpunkts wird der Bereich des hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgangs-II ermittelt: entsprechend dem Abschnitt CG in der Darstellung e ∈ [-0.96,1],no∈ [0.28,1.24]ne.
[0077] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, gilt Folgendes bei dem mechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-II: Aus der Formel (8), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= 0.75ne, was dem Punkt F in der Darstellung entspricht.
[0078] Wie sich aus Figur 18 ergibt, gilt Folgendes bei dem hydromechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang: Aus der Formel (6), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= -(0.30e + 0.46)ne.
[0079] Wenn e ∈ [-1,1], beträgt dann der jeweilige Bereich no∈ [-0.76, -0.16]ne.
[0080] Durch die obige Berechnung wird ein Schnittpunkt H ermittelt. Anhand des Schnittpunkts wird der Bereich des hydromechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgangs ermittelt: entsprechend dem Abschnitt HK in der Darstellung e ∈ [-0.94,1],no∈ [-0.76,-0.18]ne.
[0081] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, gilt Folgendes bei dem mechanischen Motorleistungs-Rückwärtsgang: Aus der Formel (9), in die die Parameter eingesetzt werden, ergibt sich no= -0.46ne, was dem Punkt J in der Darstellung entspricht.
[0082] Anhand der obigen Getriebebeziehungen wird durch selektive Steuerung einer Kombination der Kupplungsbaugruppe mit der Bremsenbaugruppe eine Umschaltung auf verschiedene Getriebearten erreicht. Durch Steuern des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung erfolgen eine Umschaltung von dem hydraulischen Motorleistungs-Getriebe auf das hydromechanische Motorleistungs-Getriebe und eine Umschaltung von dem hydromechanischen Motorleistungs-Getriebe auf das mechanische Motorleistungs-Getriebe. Die konkrete Beschreibung lautet wie folgt: Arbeitsmodus: Mit diesem Modus wird die Anforderung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl und großem Drehmoment erfüllt.
[0083] Vorwärtsfahrt: Hydraulischer Motorleistungs-Vorwärtsgang → Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-I.
[0084] Hydraulischer Motorleistungs-Vorwärtsgang: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die zweite Bremse B2, die fünfte Bremse B5und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,61, 0), womit ein hydraulisches Anfahren in Vorwärtsrichtung erreicht wird.
[0085] Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-I: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die erste Bremse B1, die vierte Bremse B4und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,61, 1), womit eine hydromechanische Fahrt in Vorwärtsrichtung erreicht wird. Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei 0 liegt, wird der mechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-I erhalten und somit eine mechanische Fahrt in Vorwärtsrichtung erreicht.
[0086] Rückwärtsfahrt: Hydraulischer Rückwärtsgang-I → Hydromechanischer Rückwärtsgang.
[0087] Hydraulischer Motorleistungs-Rückwärtsgang-I: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die zweite Bremse B2, die vierte Bremse B4und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,94, 0), womit ein hydraulisches Anfahren in Rückwärtsrichtung erreicht wird.
[0088] Hydromechanischer Motorleistungs-Rückwärtsgang: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die erste Bremse B1, die fünfte Bremse B5und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,94, 1), womit eine hydromechanische Fahrt in Rückwärtsrichtung erreicht wird. Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei 0 liegt, wird der mechanische Motorleistungs-Rückwärtsgang erhalten und somit eine mechanische Fahrt in Rückwärtsrichtung erreicht.
[0089] Verlagerungsmodus: Mit diesem Modus wird die Anforderung einer schnellen Verlagerung erfüllt.
[0090] Vorwärtsfahrt: Hydraulischer Motorleistungs-Vorwärtsgang → Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-II.
[0091] Hydraulischer Motorleistungs-Vorwärtsgang: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die zweite Bremse B2, die fünfte Bremse B5und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,96, 0), womit ein hydraulisches Anfahren in Vorwärtsrichtung erreicht wird.
[0092] Hydromechanischer Motorleistungs-Vorwärtsgang-II: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die fünfte Kupplung C5, die erste Bremse B1und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,96, 1), womit eine hydromechanische Fahrt in Vorwärtsrichtung erreicht wird. Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung 2 bei 0 liegt, wird der mechanische Motorleistungs-Vorwärtsgang-II erhalten und somit eine mechanische Fahrt in Vorwärtsrichtung erreicht.
[0093] Rückwärtsfahrt: Hydraulischer Motorleistungs-Rückwärtsgang-II → Hydromechanischer Motorleistungs-Rückwärtsgang.
[0094] Hydraulischer Motorleistungs-Rückwärtsgang-II: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die fünfte Kupplung C5, die zweite Bremse B2und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,58, 0), womit ein hydraulisches Anfahren in Rückwärtsrichtung erreicht wird.
[0095] Hydromechanischer Motorleistungs-Rückwärtsgang: Die erste Kupplung C1, die dritte Kupplung C3, die erste Bremse B1, die fünfte Bremse B5und die sechste Bremse B6sind geschlossen und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung ändert sich zwischen (-0,58, 1), womit eine hydromechanische Fahrt in Rückwärtsrichtung erreicht wird. Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei 0 liegt, wird der mechanische Motorleistungs-Rückwärtsgang erhalten und somit eine mechanische Fahrt in Rückwärtsrichtung erreicht.
[0096] Elektromotor als Leistungsquelle: Mechanischer Elektromotorleistungs-Vorwärts-/Rückwärtsgang: Beziehung zwischen den Drehzahlen der Ausgangswelle und des Elektromotors:
[0097] In der Formel steht nmfür Drehzahl des Elektromotors.
[0098] Durch Einsetzen der Parameter wird no= 0.75nmermittelt.
[0099] Durch die rein elektrische Fahrt wird die Emissionsfreiheit erreicht und die Lärmbelastung verringert. Dieser Modus eignet sich für verschmutzungsempfindliche Anwendungen und somit wird die Beschädigung der Nutzpflanzen beim Betrieb verringert.
[0100] Wenn die Motor-Elektromotor-Hybridleistung als Leistungsquelle dient, sind eine Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Drehmomentkopplung, eine Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Niederdrehzahlkopplung und eine Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Hochdrehzahlkopplung vorgesehen.
[0101] Die Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Drehmomentkopplung umfasst einen drehmomentgekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang und einen drehmomentgekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung der Getriebebeziehung am Beispiel des drehmomentgekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I und des drehmomentgekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I.
[0102] Drehmomentgekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen dem Drehmoment des Motors und des Elektromotors und dem Drehmoment der Ausgangswelle:
[0103] In der Formel stehen Tefür Ausgangsdrehmoment des Motors, Tmfür Ausgangsdrehmoment des Elektromotors und Tofür Drehmoment der Ausgangswelle.
[0104] Durch Einsetzen der Parameter wird Te+ Tm= (0.19e + 0.30)Toermittelt.
[0105] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, wird der drehmomentgekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I erhalten.
[0106] Drehmomentgekoppelter mechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen dem Drehmoment des Motors und des Elektromotors und dem Drehmoment der Ausgangswelle:
[0107] Durch Einsetzen der Parameter wird Te+ Tm= 0.30Toermittelt.
[0108] Die Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Niederdrehzahlkopplung umfasst einen Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang und einen Niederdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung der Getriebebeziehung am Beispiel des Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I und des Niederdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I.
[0109] Niederdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und des Elektromotors/Generators und der Drehzahl der Ausgangswelle:
[0110] Durch Einsetzen der Parameter wird no= (0.19e + 0.30)ne- 0.11nmermittelt.
[0111] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, wird der Niederdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I erhalten.
[0112] Niederdrehzahl-gekoppelter mechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und des Elektromotors/Generators und der Drehzahl der Ausgangswelle:
[0113] Durch Einsetzen der Parameter wird no= 0.30ne- 0.11nmermittelt.
[0114] Die Motor-Elektromotor-Hybridleistung-Hochdrehzahlkopplung umfasst einen Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang und einen Hochdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung der Getriebebeziehung am Beispiel des Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I und des Hochdrehzahl-gekoppelten mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgangs-I.
[0115] Hochdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und des Elektromotors und der Drehzahl der Ausgangswelle:
[0116] In der Formel stehen i3für Übersetzungsverhältnis des vorderen Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaars und i4für Übersetzungsverhältnis des hinteren Elektromotor-Leistungsausgangs-Zahnradpaars. Es wird angenommen, dass i3= 0.63, i4= 0.8.
[0117] Durch Einsetzen der Parameter wird no= (0.19e + 0.30)ne+ 0.42nmermittelt.
[0118] Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, wird der Hochdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I erhalten.
[0119] Hochdrehzahl-gekoppelter mechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I: Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und des Elektromotors und der Drehzahl der Ausgangswelle:
[0120] Durch Einsetzen der Parameter wird no= 0.30ne+ 0.42nmermittelt.
[0121] Anhand der obigen Getriebebeziehungen wird durch selektive Steuerung einer Kombination der Kupplungsbaugruppe mit der Bremsenbaugruppe eine Umschaltung auf verschiedene Getriebearten erreicht. Durch Steuern des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung sowie der Drehzahl / des Drehmoments des Elektromotors erfolgt eine Umschaltung wie folgt: Leistung des Motors als Leistungsquelle → Motor-Elektromotor-Hybridleistung als Leistungsquelle, was konkret wie folgt erfolgt: Hydromechanischer Motorleistungs-Gang → drehmomentgekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Hydromechanischer Motorleistungs-Gang: Beim Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung und bei selektivem Schließen der ersten Kupplung C1, der dritten Kupplung C3, der fünften Kupplung C5, der ersten Bremse B1, der vierten Bremse B4, der fünften Bremse B5und der sechsten Bremse B6wird zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil ein hydromechanisches Getriebe bereitgestellt.
[0122] Drehmomentgekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Auf der Grundlage des hydromechanischen Motorleistungs-Gangs wird die zweite Kupplung C2geschlossen und das Verdrängungsverhältnis e der Hydraulikgetriebeanordnung und das Drehmoment Tmdes Elektromotors werden eingestellt, womit eine Kopplung des Drehmoments des Motors und des Drehmoments des Elektromotors erreicht wird.
[0123] Wie sich aus Formel (10) ergibt, wird das Drehmoment Toder Ausgangswelle gemeinsam durch das Drehmoment Tedes Motors, das Verdrängungsverhältnis e der Hydraulikgetriebeanordnung und das Drehmoment Tmdes Elektromotors eingestellt, was für einen breiteren Drehmoment-Einstellbereich als bei der Verwendung des Motors als einzige Leistungsquelle sorgt. Eine derartige Umschaltung eignet sich für Anwendungen, bei denen das Anfahren und das Beschleunigen ein hohes Ausgangsdrehmoment benötigen. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung einen bestimmten Wert erreichen soll, wird das Drehmoment des Elektromotors durch die Steuerung eingestellt, sodass das Drehmoment des Motors in einem optimalen Bereich hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit liegt. Beim Einstellen der Drehmomentrichtung des Elektromotors kann bewirkt werden, dass ein Teil der Leistung des Motors über den Generator den Akku mit Strom versorgt.
[0124] Hydromechanischer Motorleistungs-Gang -> Niederdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Niederdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Auf der Grundlage des hydromechanischen Motorleistungs-Gangs wird die vierte Kupplung C4geschlossen und die erste Bremse B1geöffnet und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung und die Drehzahl des Elektromotors werden eingestellt, womit eine Kopplung der Drehzahlen des Motors und des Elektromotors erreicht wird. Somit kann eine Umschaltung von dem hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I auf den Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I, nämlich (4)→(12), ermöglicht werden.
[0125] Wie sich aus Formel (12) ergibt, wird die Drehzahl noder Ausgangswelle gemeinsam durch die Drehzahl nedes Motors, das Verdrängungsverhältnis e der Hydraulikgetriebeanordnung und die Drehzahl nmdes Elektromotors eingestellt, was für einen breiteren Drehzahl-Einstellbereich der Ausgangswelle als bei der Verwendung des Motors als einzige Leistungsquelle sorgt. Eine derartige Umschaltung eignet sich für Anwendungen, bei denen eine größere Ausgangsleistung benötigt wird und jederzeit raue Straßenbedingungen überwunden werden sollen. Bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Zunahme der benötigten Ausgangsleistung wird die Drehzahl des Elektromotors durch die Steuerung eingestellt und der Elektromotor und der Motor leisten Arbeitet gemeinsam nach außen, womit ein optimales Übersetzungsverhältnis zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil durch Anpassung erzielt wird, sodass die Drehzahl des Motors in einem optimalen Bereich hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit liegt. Beim Einstellen der Drehzahlrichtung des Elektromotors kann bewirkt werden, dass ein Teil der Leistung des Motors über den Generator den Akku mit Strom versorgt.
[0126] Hydromechanischer Motorleistungs-Gang → Hochdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Hochdrehzahl-gekoppelter hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Auf der Grundlage des hydromechanischen Motorleistungs-Gangs wird die sechste Kupplung C6geschlossen und die sechste Bremse B6geöffnet und das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung und die Drehzahl des Elektromotors werden eingestellt, womit eine Kopplung der Drehzahlen des Motors und des Elektromotors erreicht wird. Somit kann eine Umschaltung von dem hydromechanischen Motorleistungs-Vorwärtsgang-I auf den Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I, nämlich (4)→(14), ermöglicht werden.
[0127] Wie sich aus Formel (14) ergibt, wird die Drehzahl noder Ausgangswelle gemeinsam durch die Drehzahl nedes Motors, das Verdrängungsverhältnis e der Hydraulikgetriebeanordnung und die Drehzahl nmdes Elektromotors eingestellt, was für einen breiteren Drehzahl-Einstellbereich der Ausgangswelle als bei der Verwendung des Motors als einzige Leistungsquelle sorgt. Eine derartige Umschaltung eignet sich für Anwendungen, bei denen eine große Ausgangsleistung und eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt werden. Da bei diesem Modus der Koeffizient der Drehzahl des Elektromotors größer als der Koeffizient der Drehzahl des Elektromotors bei dem Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang ist, kann eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit erzielt werden.
[0128] Hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang → mechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang: Wenn das Verdrängungsverhältnis der Hydraulikgetriebeanordnung bei e = 0 liegt, wird eine Umschaltung hydromechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang → mechanischer Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang erreicht. Konkret wird die dritte Kupplung C3geöffnet und die dritte Bremse B3geschlossen und die Drehzahl / das Drehmoment des Elektromotors eingestellt, womit eine Umschaltung abgeschlossen wird. Somit können eine Umschaltung von dem drehmomentgekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I auf das drehmomentgekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I, eine Umschaltung von dem Niederdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I auf das Niederdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I und eine Umschaltung von dem Hochdrehzahl-gekoppelten hydromechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I auf das Hochdrehzahl-gekoppelte mechanische Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Vorwärtsgang-I, nämlich (10)→(11), (12)→(13) und (14)→(15), ermöglicht werden.
[0129] Wie aus der obigen Umschaltbeziehung zu entnehmen ist, werden bei dem mechanischen Motor-Elektromotor-Hybridleistungs-Gang die Drehzahl / das Drehmoment der Ausgangswelle und die Drehzahl / das Drehmoment der Eingangswelle gemeinsam durch den Motor und den Elektromotor eingestellt, was für einen geringeren Einstellbereich des Übersetzungsverhältnisses und jedoch einen höheren Wirkungsgrad des mechanischen Getriebes sorgt. Eine derartige Umschaltung eignet sich für Anwendungen, bei denen die Betriebsbedingungen günstig sind und gleichzeitig eine hohe Ausgangsleistung benötigt wird.
[0130] Die obigen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, worauf jedoch die vorliegende Erfindung keineswegs eingeschränkt ist. Jegliche naheliegenden Weiterbildungen, Substitutionen oder Varianten, die von Fachleuten auf diesem Gebiet ohne Verlassen von dem wesentlichen Inhalt der Erfindung im Rahmen der Ansprüche vorgenommen werden können, gehören zu dem Schutzumfang der Erfindung.

Claims (5)

1. Stufenloses Multimode-Getriebe für sowohl eine Drehzahlkopplung als auch eine Drehmomentkopplung, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Motorleistungs-Eingangsanordnung (1), eine Hydraulikgetriebeanordnung (2), eine Elektromotorgetriebeanordnung (3) mit einem Elektromotor (3-3), eine Planetenradanordnung (4-8), ein Ausgangsbauteil (9), eine Kupplungsbaugruppe (C1-C6) und eine Bremsenbaugruppe (B1-B6) umfasst, wobei die Planetenradanordnung (4, 5, 6, 7, 8) mindestens fünf Planetengetriebezüge umfasst, wobei ein Ausgangsende der Planetenradanordnung (4, 5, 6, 7, 8) mit dem Ausgangsbauteil (9) verbunden ist, wobei die Kupplungsbaugruppe (C1-C6) jeweils die Motorleistungs-Eingangsanordnung (1), die Hydraulikgetriebeanordnung (2) und die Elektromotorgetriebeanordnung (3) mit einem Eingangsende der Planetenradanordnung (4, 5, 6, 7, 8) verbindet und die Kupplungsbaugruppe (C1-C6) die Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) mit der Hydraulikgetriebeanordnung (2) verbindet, wobei die Kupplungsbaugruppe (C1-C6) und die Bremsenbaugruppe (B1-B6) so einstellbar sind, dass mittels der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und/oder des Elektromotors (3-3) ein stufenlos variables Übersetzungsverhältnis der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und/oder der Elektromotorgetriebeanordnung (3) und des Ausgangsbauteils (9) bereitstellbar ist.
2. Stufenloses Multimode-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradanordnung einen ersten Planetenradmechanismus (4), einen zweiten Planetenradmechanismus (5), einen dritten Planetenradmechanismus (6), einen vierten Planetenradmechanismus (7) und einen fünften Planetenradmechanismus (8) umfasst, wobei ein Hohlrad (4-6) des ersten Planetenradmechanismus (4) mit einem Hohlrad (5-4) des zweiten Planetenradmechanismus (5) verbunden ist, wobei ein Sonnenrad (5-3) des zweiten Planetenradmechanismus (5) mit dem Ausgangsende der Hydraulikgetriebeanordnung (2) verbunden und ein Planetenträger (5-2) des zweiten Planetenradmechanismus (5) mit einem Hohlrad (6-6) des dritten Planetenradmechanismus (6) verbunden ist, wobei das Hohlrad (6-6) des dritten Planetenradmechanismus (6) mit einem Sonnenrad (7-1) des vierten Planetenradmechanismus (7) verbunden und ein Planetenträger (6-4) des dritten Planetenradmechanismus (6) mit einem Planetenträger (7-2) des vierten Planetenradmechanismus (7) verbunden ist, wobei ein Hohlrad (7-3) des vierten Planetenradmechanismus (7) mit einem Hohlrad (8-1) des fünften Planetenradmechanismus (8) verbunden ist, und wobei ein Planetenträger (8-2) des fünften Planetenradmechanismus (8) mit dem Ausgangsbauteil (9) verbunden ist.
3. Stufenloses Multimode-Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebszustände, die durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch selektive Steuerung der Schließung der Kupplungsbaugruppe (C1-C6) und der Bremsenbaugruppe (B1-B6) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) bereitgestellt werden, ein hydraulisch-mechanisches Getriebe, ein mechanisches Getriebe und ein hydromechanisches Getriebe umfassen, wobei durch selektive Steuerung der Schließung der Kupplungsbaugruppe (C1-C6) und der Bremsenbaugruppe (B1-B6) ein mechanisches Getriebe zwischen der Elektromotorgetriebeanordnung (3) und dem Ausgangsbauteil (9) bereitgestellt wird, wobei Betriebszustände, die durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch selektive Steuerung der Schließung der Kupplungsbaugruppe (C1-C6) und der Bremsenbaugruppe (B1-B6) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und der Elektromotorgetriebeanordnung (3) einerseits und dem Ausgangsbauteil (9) andererseits bereitgestellt werden, ein mechanisches Getriebe und ein hydromechanisches Getriebe umfassen.
4. Stufenloses Multimode-Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbaugruppe (C1-C6) eine zweite Kupplung C2(3-2) und eine fünfte Kupplung C5(6-1) umfasst, wobei die zweite Kupplung C2(3-2) dazu dient, das Ausgangsende der Elektromotorgetriebeanordnung (3) selektiv mit einem Planetenträger (4-4) des ersten Planetenradmechanismus (4) zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, während die fünfte Kupplung C5(6-1) dazu dient, ein Sonnenrad (6-3) des dritten Planetenradmechanismus (6) selektiv mit dem Hohlrad (6-6) des dritten Planetenradmechanismus (6) zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, wobei die Bremsenbaugruppe (B1-B6) eine erste Bremse B1(4-2), eine dritte Bremse B3(5-1) und eine sechste Bremse B6(8-4) umfasst, wobei die erste Bremse B1(4-2) dazu dient, ein Sonnenrad des ersten Planetenradmechanismus (4) selektiv mit einem Befestigungselement zu verbinden, wobei die dritte Bremse B3(5-1) dazu dient, das Sonnenrad (5-3) des zweiten Planetenradmechanismus (5) selektiv mit dem Befestigungselement zu verbinden, wobei die sechste Bremse B6(8-4) dazu dient, ein Sonnenrad (8-3) des fünften Planetenradmechanismus (8) selektiv mit dem Befestigungselement zu verbinden, wobei durch Einstellen der Drehzahl und/oder des Drehmoments des Elektromotors (3-3) der Elektromotorgetriebeanordnung (3) und durch selektive Steuerung der Schließung der zweiten Kupplung C2(3-2), der fünften Kupplung C5(6-1), der ersten Bremse B1(4-2), der dritten Bremse B3(5-1) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Elektromotorgetriebeanordnung (3) und dem Ausgangsbauteil (9) ein mechanisches Getriebe in Vorwärtsdrehrichtung oder Rückwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird.
5. Stufenloses Multimode-Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbaugruppe (C1-C6) ferner eine erste Kupplung C1(1-2) und eine dritte Kupplung C3(2-2) umfasst, wobei die erste Kupplung C1(1-2) dazu dient, das Ausgangsende der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) selektiv mit dem Planetenträger (4-4) des ersten Planetenradmechanismus (4) zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, während die dritte Kupplung C3(2-2) dazu dient, das Ausgangsende der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) selektiv mit dem Eingangsende der Hydraulikgetriebeanordnung (2) zu verbinden, um eine Mitdrehung zu erreichen, wobei die Bremsenbaugruppe (B1-B6) ferner eine zweite Bremse B2(4-5), eine vierte Bremse B4(6-2) und eine fünfte Bremse B5(6-5) umfasst, wobei die zweite Bremse B2(4-5) dazu dient, das Hohlrad (4-6) des ersten Planetenradmechanismus (4) selektiv mit dem Befestigungselement zu verbinden, wobei die vierte Bremse B4(6-2) dazu dient, das Sonnenrad (6-3) des dritten Planetenradmechanismus (6) selektiv mit dem Befestigungselement zu verbinden, wobei die fünfte Bremse B5(6-5) dazu dient, den Planetenträger (6-4) des dritten Planetenradmechanismus (6) selektiv mit dem Befestigungselement zu verbinden, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der zweiten Bremse B2(4-5), der fünften Bremse B5(6-5) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) ein hydraulisch-mechanisches Getriebe in Vorwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der zweiten Bremse B2(4-5), der vierten Bremse B4(6-2) und der sechsten Bremse B6(8-4) oder durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der fünften Kupplung C5(6-1), der zweiten Bremse B2(4-5) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) ein hydraulisch-mechanisches Getriebe in Rückwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der ersten Bremse B1(4-2), der vierten Bremse B4(6-2) und der sechsten Bremse B6(8-4) oder durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der fünften Kupplung C5(6-1), der ersten Bremse B1(4-2) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) jeweils ein unterschiedlich wirkendes hydromechanisches Getriebe in Vorwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Einstellen des Verdrängungsverhältnisses der Hydraulikgetriebeanordnung (2) und durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der dritten Kupplung C3(2-2), der ersten Bremse B1(4-2), der fünften Bremse B5(6-5) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) ein hydromechanisches Getriebe in Rückwärtsrichtung bereitgestellt wird, wobei durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der ersten Bremse B1(4-2), der dritten Bremse B3(5-1), der vierten Bremse B4(6-2) und der sechsten Bremse B6(8-4) oder durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der fünften Kupplung C5(6-1), der ersten Bremse B1(4-2), der dritten Bremse B3(5-1) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) jeweils ein unterschiedlich wirkendes mechanisches Getriebe in Vorwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird, und wobei durch Schließen der ersten Kupplung C1(1-2), der ersten Bremse B1(4-2), der dritten Bremse B3(5-1), der fünften Bremse B5(6-5) und der sechsten Bremse B6(8-4) zwischen der Motorleistungs-Eingangsanordnung (1) und dem Ausgangsbauteil (9) ein mechanisches Getriebe in Rückwärtsdrehrichtung bereitgestellt wird.
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