DE102005042499A1 - Elektrisch verstellbares Getriebe mit verbesserter Steigfähigkeit - Google Patents

Elektrisch verstellbares Getriebe mit verbesserter Steigfähigkeit Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Motoren/Generatoren, zwei Differenzialzahnradsätzen, wie etwa Planetenradsätzen, und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen bereit, die angeordnet sind, um ein verbessertes Ingangsetzen, ein verbessertes Leistungsvermögen und eine verbesserte Steigfähigkeit vozusehen und fünf feste Drehzahlverhältnisse zu ermöglichen. Ein Antriebselement ist kontinuierlich mit einem Element (vorzugsweise einem Hohlrad) des ersten Planetenradsatzes verbunden, und ein Abtriebselement ist kontinuierlich mit einem Element (vorzugsweise einem Träger) des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ein Motor/Generator ist kontinuierlich mit einem anderen Element (vorzugsweise einem Sonnenrad) in dem ersten Planetenradsatz verbunden sowie selektiv mit einem Element (vorzugsweise einem Hohlrad) des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Motor/Generator ist kontinuierlich mit dem verbleibenden Element (vorzugsweise einem Sonnenrad) des zweiten Planetenradsatzes verbunden und ist selektiv mit dem verbleibenden Element (vorzugsweise einem Träger) des ersten Planetenradsatzes verbunden.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Application 60/607,975, die am 08. September 2004 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Motoren/Generatoren, zwei Planetenradsätzen und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen, die derart angeordnet sind, dass ein verbessertes Ingangsetzen, ein verbessertes Leistungsvermögen und eine verbesserte Steigfähigkeit bereitgestellt werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Verbrennungsmotoren, insbesondere jene von der Art mit hin- und hergehenden Kolben, treiben gegenwärtig die meisten Fahrzeuge an. Derartige Motoren sind relativ effiziente, kompakte, leichte und kostengünstige Mechanismen, durch die hochkonzentrierte Energie in der Form von Kraftstoff in nutzbare mechanische Leistung umgewandelt werden kann. Ein neuartiges Getriebesystem, das mit Verbrennungsmotoren verwendet werden kann und das den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen vermindern kann, kann für die Allgemeinheit von großem Nutzen sein.
  • Typischerweise wird ein Fahrzeug von einem derartigen Verbrennungsmotor angetrieben, der durch einen kleinen Elektromotor und relativ kleine elektrische Speicherbatterien aus einem kalten Zustand gestartet und dann schnell durch den Antrieb und durch Nebenaggregate unter Last gesetzt wird. Ein derartiger Verbrennungsmotor wird auch über einen weiten Bereich von Drehzahlen und einen weiten Bereich von Lasten und typischerweise mit einem Durchschnitt von annähend einem Fünftel seiner Maximalleistung betrieben.
  • Ein Fahrzeuggetriebe liefert typischerweise mechanische Leistung von einem Verbrennungsmotor an den Rest eines Antriebsystems, wie etwa ein festes Achsantriebsgetriebe, Achsen und Räder. Ein typisches mechanisches Getriebe erlaubt eine gewisse Freiheit beim Motorbetrieb, und zwar gewöhnlich über alternative Auswahl von fünf oder sechs unterschiedlichen Fahrübersetzungsverhältnissen, eine Neutral-Auswahl, die es erlaubt, dass der Verbrennungsmotor Nebenaggregate bei stehendem Fahrzeug antreiben kann, und Kupplungen oder einem Drehmomentwandler für glatte Übergänge zwischen Fahrübersetzungsverhältnissen und um das Fahrzeug aus der Ruhe bei drehendem Verbrennungsmotor zu starten. Eine Getriebegangauswahl erlaubt typischerweise, dass Leistung von dem Verbrennungsmotor an den Rest des Antriebssystems mit einem Verhältnis einer Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion, mit einem Verhältnis einer Drehmomentreduktion und Drehzahlvervielfachung, das als Overdrive oder Schnellgang bekannt ist, oder mit einem Rückwärts-Übersetzungsverhältnis abgegeben werden kann.
  • Ein elektrischer Generator kann mechanische Leistung von dem Verbrennungsmotor in elektrische Leistung umwandeln, und ein Elektromotor kann diese elektrische Leistung zurück in mechanische Leistung umwandeln, und zwar mit unterschiedlichen Drehmomenten und Drehzahlen für den Rest des Fahrzeugantriebssystems. Diese Anordnung erlaubt eine stufenlose Veränderung des Verhältnisses von Drehmoment und Drehzahl zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Rest des Antriebssystems innerhalb der Grenzen der elektrischen Maschine. Eine elektrische Speicherbatterie, die als Leistungsquelle für den Antrieb verwendet wird, kann dieser Anordnung hinzugefügt werden, wodurch ein Reihen-Hybrid-Elektroantriebssystem gebildet wird.
  • Das Reihen-Hybridsystem erlaubt es, dass der Verbrennungsmotor mit einer gewissen Unabhängigkeit von dem Drehmoment, der Drehzahl und der Leistung betrieben werden kann, die erforderlich ist, um ein Fahrzeug anzutreiben, so dass der Verbrennungsmotor zu verbesserten Emissionen und zu einem verbesserten Wirkungsgrad gesteuert werden kann. Dieses System erlaubt auch, dass die elektrische Maschine, die an dem Verbrennungsmotor angebracht ist, als Motor zum Starten des Verbrennungsmotors wirken kann. Dieses System erlaubt auch, dass die elektrische Maschine, die an dem Rest des Antriebsstranges angebracht ist, als Generator arbeiten kann, der Energie aus dem Verlangsamen des Fahrzeugs in der Batterie durch regeneratives Bremsen zurückgewinnen kann. Ein Reihen-Elektroantrieb leidet an dem Gewicht und den Kosten einer ausreichenden elektrischen Maschinerie, um die gesamte Leistung des Verbrennungsmotors in dem Generator von mechanisch in elektrisch und in dem Antriebsmotor von elektrisch in mechanisch umzuwandeln, und an dem Verlust von Nutzenergie bei diesen Umwandlungen.
  • Ein Getriebe mit Leistungsaufteilung kann eine sogenannte "Differenzialgetriebeanordnung" verwenden, um ein stufenlos verstellbares Drehmoment- und Drehzahlverhältnis zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb zu erzielen. Ein elektrisch verstellbares Getriebe kann eine Differenzialgetriebeanordnung dazu verwenden, einen Bruchteil seiner übertragenen Leis tung durch ein Paar Elektromotoren/Generatoren zu schicken. Der Rest seiner Leistung fließt durch einen anderen, parallelen Weg, der insgesamt mechanisch und direkt ist, oder der ein festes Verhältnis aufweist, oder der alternativ wählbar ist.
  • Eine Form einer Differenzialgetriebeanordnung ist ein Planetenradsatz. Eine Planetengetriebeanordnung ist gewöhnlich die bevorzugte Ausführungsform, die in differenziell übersetzten Erfindungen angewandt wird, mit den Vorteilen einer Kompaktheit und unterschiedlicher Drehmomentund Drehzahlverhältnisse zwischen allen Elementen des Planetenradsatzes. Es ist jedoch möglich, diese Erfindung ohne Planetenradsätze aufzubauen, etwa durch die Verwendung von Kegelrädern oder anderen Zahnrädern in einer Anordnung, bei der die Drehgeschwindigkeit von mindestens einem Element des Zahnradsatzes immer ein gewichtetes Mittel der Drehzahlen der beiden anderen Elemente ist.
  • Ein Hybrid-Elektrofahrzeuggetriebesystem umfasst auch eine oder mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen. Die typische Einrichtung ist eine chemische elektrische Speicherbatterie, aber kapazitive oder mechanische Einrichtungen, wie etwa ein elektrisch angetriebenes Schwungrad, können ebenfalls enthalten sein. Eine elektrische Energiespeicherung erlaubt, dass die mechanische Ausgangsleistung von dem Getriebesystem zu dem Fahrzeug von der mechanischen Eingangsleistung von dem Verbrennungsmotor in das Getriebesystem abweichen kann. Die Batterie oder andere Einrichtung erlaubt auch ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Getriebesystem und ein regeneratives Fahrzeugbremsen.
  • Ein elektrisch verstellbares Getriebe in einem Fahrzeug kann einfach mechanische Leistung von einem Verbrennungsmotoreingang in einen Achsantriebsausgang übertragen. Hierzu gleicht die elektrische Leistung, die von einem Motor/Generator erzeugt wird, die elektrischen Verluste und die elektrische Leistung, die von dem anderen Motor/Generator verbraucht wird, aus. Ein hybrides elektrisch verstellbares Getriebesystem in einem Fahrzeug umfasst eine elektrische Speicherbatterie, so dass die elektrische Leistung, die von einem Motor/Generator erzeugt wird, größer oder kleiner sein kann als die elektrische Leistung, die von dem anderen verbraucht wird. Elektrische Leistung von der Batterie kann manchmal zulassen, dass beide Motoren/Generatoren als Motoren wirken, insbesondere um den Verbrennungsmotor bei der Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen. Beide Motoren können manchmal als Generatoren wirken, um die Batterie, insbesondere beim regenerativen Fahrzeugbremsen, wieder aufzuladen.
  • Ein erfolgreicher Ersatz für das Reihen-Hybridgetriebe ist das elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Bereichen Antriebsaufteilung und Verbund-Aufteilung, das nun für Linienbusse produziert wird, wie es in U.S. Patent Nr. 5,931,757, das am 03. August 1999 für Michael R. Schmidt erteilt wurde und gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, beschrieben ist. Ein derartiges Getriebe benutzt ein Antriebsmittel, um Leistung von dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs aufzunehmen, und ein Leistungsausgabemittel, um Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs abzugeben. Ein erster und ein zweiter Motor/Generator sind mit einer Energiespeichereinrichtung, wie etwa einer Batterie, verbunden, so dass die Energiespeichereinrichtung Leistung von dem ersten und zweiten Motor/Generator aufnehmen und diesen Leistung zuführen kann. Eine Steuereinheit regelt den Leistungsfluss zwischen der Energiespeichereinrichtung und den Motoren/Generatoren sowie zwischen dem ersten und dem zweiten Motor/Generator.
  • Ein Betrieb in der ersten oder zweiten Betriebsart mit variablem Drehzahlverhältnis kann selektiv unter Verwendung von Kupplungen in der Natur einer ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung erzielt werden. In der ersten Betriebsart wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Antriebsleistungsaufteilung durch die Anwendung der ersten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist proportional zur Drehzahl eines Motors/Generators. In der zweiten Betriebsart wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Verbund-Leistungsaufteilung durch die Anwendung der zweiten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist nicht proportional zu den Drehzahlen von einem der Motoren/Generatoren sondern ist eine algebraische lineare Kombination der Drehzahlen der beiden Motoren/Generatoren. Ein Betrieb mit einem festen Getriebedrehzahlverhältnis kann selektiv durch das Einrücken beider Kupplungen erzielt werden. Ein Betrieb des Getriebes in einer neutralen Betriebsart kann selektiv durch Lösen beider Kupplungen, Entkoppeln des Verbrennungsmotors und beider Elektromotoren/Generatoren von dem Getriebeabtrieb erzielt werden.
  • Das elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Bereichen Antriebsaufteilung und Verbundaufteilung kann mit zwei Sätzen von Planetengetriebeanordnungen oder mit drei Sätzen von Planetengetriebeanordnungen aufgebaut sein. Zusätzlich können manche Ausführungsformen drei Drehmomentübertragungseinrichtungen benutzen – zwei, um die gewünschte Betriebsart des Getriebes auszuwählen, und die dritte, um selektiv das Getriebe von dem Verbrennungsmotor zu trennen. In anderen Ausführungsformen können alle drei Drehmomentübertragungseinrichtungen dazu benutzt werden, die gewünschte Betriebsart auszuwählen.
  • U.S. Patent Nr. 6,527,658, das am 4. März 2003 für Holmes et al. erteilt wurde und gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wur de, offenbart ein elektrisch verstellbares Getriebe, das zwei Planetenradsätze, zwei Motoren/Generatoren und zwei Kupplungen benutzt, um Betriebsarten mit Antriebsaufteilung, Verbundaufteilung, Neutral und Rückwärts bereitzustellen. Beide Planetenradsätze können einfach sein, oder einer kann individuell zusammengesetzt sein. Ein elektrisches Steuerelement regelt den Leistungsfluss zwischen der Energiespeichereinrichtung in den beiden Motoren/Generatoren. Dieses Getriebe liefert zwei Bereiche oder Betriebsarten für den Betrieb des elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT von Eletrically Variable Transmission), wobei selektiv ein Drehzahlverhältnisbereich mit Antriebsleistungsaufteilung und ein Drehzahlverhältnisbereich mit Verbund-Leistungsaufteilung bereitgestellt wird. Ein festes Drehzahlverhältnis kann ebenfalls selektiv erzielt werden.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bietet ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Motoren/Generatoren, zwei Differenzialzahnradsätzen, wie etwa Planetenradsätzen, und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen, die angeordnet sind, um ein verbessertes Ingangsetzen, ein verbessertes Leistungsvermögen und eine verbesserte Steigfähigkeit bereitzustellen, und ermöglicht fünf feste Drehzahlverhältnisse. "Steigfähigkeit" ist die Fähigkeit eines Fahrzeugs, eine Steigung mit einer gegebenen Geschwindigkeit zu erklettern.
  • Ein festes Drehzahlverhältnis ist ein Betriebszustand, in dem der mechanischer Leistungseingang in das Getriebe mechanisch auf den Abtrieb übertragen wird und kein Leistungsfluss durch die Motoren/Generatoren notwendig ist. Ein elektrisch verstellbares Getriebe, das selektiv mehrere feste Drehzahlverhältnisse für den Betrieb in der Nähe der vollen Verbrennungsmotorleistung erzielen kann, kann bei einer gegebenen maximalen Kapazität kleiner und leichter sein. Ein Betrieb mit festem Übersetzungsverhältnis kann zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führen, wenn unter Bedingungen gearbeitet wird, bei denen sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors ihrem Optimum ohne die Verwendung der Motoren/Generatoren annähern kann.
  • Die Erfindung stellt auch ein neues und neuartiges elektrisch verstellbares Getriebe, wie es oben erwähnt wurde, bereit, das mit einer beträchtlichen Kostenreduktion gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch verstellbaren Getrieben hergestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann dies durch die Verwendung von zusätzlichen Kupplungen erzielen, um feste Drehzahlverhältnisse bereitzustellen, und erlaubt deshalb kleinere elektrische Komponenten und die Verwendung von nur zwei Planetenradsätzen, dem Minimum für eine Anordnung mit Verbund-Leistungsaufteilung.
  • Diese und weitere Aspekte der Erfindung sowie deren Vorteile gegenüber existierenden Formen und Formen aus dem Stand der Technik, die aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, werden durch Mittel bewerkstelligt, die nachstehend beschrieben und beansprucht werden.
  • Anhand einer allgemeinen einleitenden Beschreibung weist ein elektrisch verstellbares Getriebe, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung verkörpert, ein Antriebselement auf, um Leistung von einem Verbrennungsmotor aufzunehmen, und ein Abtriebselement, um Leistung an die Antriebselemente, die das Fahrzeug vorantreiben, abzugeben. Es gibt einen ersten und zweiten Motor/Generator sowie einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz. Jeder Planetenradsatz weist ein inneres Zahnradelement und ein äußeres Zahnradelement auf, die kämmend mit mehreren Plane tenradelementen in Eingriff stehen, die drehbar an einem Träger montiert sind. Das Antriebselement ist kontinuierlich mit einem Element (vorzugsweise einem Hohlrad) des ersten Planetenradsatzes verbunden, und das Abtriebselement ist kontinuierlich mit einem Element (vorzugsweise einem Träger) des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ein Motor/Generator ist kontinuierlich mit einem anderen Element (vorzugsweise einem Sonnenrad) in dem ersten Planetenradsatz verbunden und kann auch selektiv mit einem Element (vorzugsweise einem Hohlrad) des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden. Der zweite Motor/Generator ist kontinuierlich mit dem verbleibenden Element (vorzugsweise einem Sonnenrad) des zweiten Planetenradsatzes verbunden und kann selektiv mit dem verbleibenden Element (vorzugsweise einem Träger) des ersten Planetenradsatzes verbunden werden.
  • Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz ein zusammengesetzter Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz ein einfacher Planetenradsatz.
  • Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung (CB12R) legt selektiv das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an Masse, d.h. dem Fahrzeug, fest, und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (C234) verbindet selektiv das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes, sowie mit dem Rotor von einem Motor/Generator.
  • Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung (CA) verbindet selektiv den Träger des ersten Planetenradsatzes mit Masse, d.h. legt diesen am Fahrzeug fest.
  • Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung (CB) verbindet selektiv den Träger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes.
  • Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung (C13) verbindet selektiv das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes.
  • Vorzugsweise werden die erste, dritte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung während des Ingangsetzens eingerückt, so dass der erste und der zweite Planetenradsatz mit einer Übersetzung ins Langsame (underdrive) arbeiten, um die Drehmomentabgabe an das Abtriebselement zu erhöhen.
    •
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich:
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Hebeldiagramm, das eine bevorzugte Form eines elektrisch verstellbaren Getriebes, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung verkörpert, darstellt;
  • 2 ist ein teilweises schematisches Hebeldiagramm, das nur diejenigen Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die während des Ingangsetzens allein mit Batterie in dem Hebeldiagramm von 1 eingerückt sind, um eine Drehmomentvervielfachung zu veranschaulichen; und
  • 3 ist ein Schaubild, das Kupplungseinrückungen für einen Betrieb mit festem Drehzahlverhältnis des Getriebes, das durch das Hebeldiagramm von 1 dargestellt ist, veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ein elektromechanisches Getriebe ist in der gemeinsam übertragenen U.S. Provisional Serial Nummer 60/590,427 mit dem Titel "Electrically Variable Transmission with Selective Fixed Ratio Operation" von Holmes et al., die am 22. Juli 2004 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist, beschrieben.
  • In dem Hebeldiagramm von 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Das Getriebe 10 ist derart entworfen, dass es mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor 12 aufnimmt. Der Verbrennungsmotor 12 weist eine Abtriebswelle auf, die auch als Vorwärts-Antriebselement eines Dämpfers für transientes Drehmoment (nicht gezeigt) dienen kann. Dämpfer für transientes Drehmoment sind in der Technik allgemein bekannt, aber ungeachtet des besonderen angewandten Dämpfers für transientes Drehmoment dient sein Abtriebselement als das Antriebselement 18 des Getriebes 10.
  • Der Verbrennungsmotor 12 kann in der dargestellten Ausführungsform ein Verbrennungsmotor für fossilen Kraftstoff sein, wie etwa ein Dieselmo tor, der leicht derart angepasst werden kann, dass er seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) liefert.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das der Verbrennungsmotor 12 mit dem Getriebeantriebselement 18 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 18 wirksam mit einem zusammengesetzten Planetenradsatz 20 in dem Getriebe 10 verbunden.
  • Das Getriebe 10 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen. Der erste Planetenradsatz 20 ist ein Planetenradsatz. Er verwendet ein äußeres Zahnradelement 22, das typischerweise als Hohlrad bezeichnet wird, das ein inneres Zahnradelement 24 umgibt, das typischerweise als Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 26 lagert drehbar mehrere Planetenräder, so dass ein Satz von Planetenrädern kämmend mit dem äußeren Hohlrad 22 in Eingriff steht, und ein anderer Satz Planetenräder kämmend mit dem inneren Sonnenrad 24 des ersten Planetenradsatzes 20 in Eingriff steht. Das Antriebselement 18 ist an dem Hohlrad 22 des ersten Planetenradsatzes 20 befestigt.
  • Der zweite Planetenradsatz 32 ist ein einfacher Planetenradsatz und weist ebenfalls ein äußeres Zahnradelement 34 auf, das oft als Hohlrad bezeichnet wird und ein inneres Zahnradelement 36 umgibt, das oft als Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenräder sind ebenfalls drehbar an einem Träger 40 montiert, so dass jedes Planetenrad gleichzeitig und kämmend mit dem äußeren Hohlrad 34 und dem inneren Sonnenrad 36 des zweiten Planetenradsatzes 32 in Eingriff steht.
  • Die bevorzugte Ausführungsform 10 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 46 bzw. 48. Der Stator des ersten Motors/Gene rators 46 ist an dem Getriebegehäuse 54 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 46 ist an dem inneren Sonnenrad 24 des ersten Planetenradsatzes 20 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 48 ist ebenfalls an dem Getriebegehäuse 54 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 48 ist an dem Sonnenrad 36 des zweiten Planetenradsatzes 32 befestigt.
  • Die beiden Planetenradsätze 20 und 32 sowie die beiden Motoren/Generatoren 46 und 48 können koaxial ausgerichtet sein. Diese Anordnung stellt sicher, dass die Gesamtumhüllende – d.h. die Umfangsabmessung – des Getriebes 10 minimiert sein kann.
  • Das Hohlrad 34 des zweiten Planetenradsatzes 32 ist selektiv an dem Gehäuse 54 fahrzeugfest gemacht, wie etwa durch ein erstes Kupplungsmittel in der Natur einer Drehmomentübertragungseinrichtung 62 (CB12R). Das heißt, das am Fahrzeug oder an Masse festgelegte Hohlrad 34 wird durch eine Wirkverbindung mit dem nicht drehbaren Gehäuse 54 selektiv an einer Drehung gehindert. Das Hohlrad 34 des zweiten Planetenradsatzes 32 kann auch selektiv mit dem Sonnenrad 24 des ersten Planetenradsatzes 20 verbunden werden, wie etwa durch ein zweites Kupplungsmittel in der Natur einer Drehmomentübertragungseinrichtung 64 (C234). Die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 62 und 64 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsarten des Hybridgetriebes 10 zu unterstützen.
  • Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 65 (CA) verbindet selektiv den Träger 26 mit dem Getriebegehäuse 54.
  • Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung 67 (CB) verbindet selektiv den Träger 26 mit dem Sonnenrad 36. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 68 (C13) verbindet selektiv das Hohlrad 22 mit dem Sonnenrad 36.
  • Das Ausgangsantriebselement 70 des Getriebes 10 ist an dem Träger 40 des zweiten Planetenradsatzes 32 befestigt, um Leistung auf den Achsantrieb 72 zu übertragen.
  • Nun zur Beschreibung der Leistungsquellen zurückgekehrt, sollte aus der vorstehenden Beschreibung mit besonderem Bezug auf 1 ersichtlich sein, dass das Getriebe 10 selektiv Leistung von dem Verbrennungsmotor 12 aufnimmt. Wie es in der oben genannten U.S. Provisional Serial Nr. 60/590,427 beschrieben ist, nimmt das Hybridgetriebe auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle auf. Die elektrische Leistungsquelle kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie etwa Brennstoffzellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen, oder zu speichern und abzugeben, können anstelle von Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern.
  • Die elektrische Leistungsquelle kommuniziert mit einer elektrischen Steuereinheit (ECU von Electrical Control Unit) über elektrische Übertragungsleitungen. Die ECU kommuniziert mit dem ersten Motor/Generator 46 und dem zweiten Motor/Generator 48 über elektrische Übertragungsleitungen.
  • 2 ist ein partielles Hebeldiagramm, das nur diejenigen Drehmomentübertragungseinrichtungen darstellt, die während des Ingangsetzens allein mit Batterie (in vorwärts oder rückwärts) für das Getriebe 10 von 1 eingerückt werden, um eine Drehmomentvervielfachung zu veranschaulichen. Hebeldiagramme werden üblicherweise dazu verwendet, Planetenradanordnungen darzustellen, wie es in SAE Schrift 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis", 23. Februar 1981, beschrieben ist.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, sind beim Ingangsetzen nur mit Batterie die Drehmomentübertragungseinrichtungen 62, 65 und 68 eingerückt. In dieser Konfiguration arbeitet der Hebel, der dem ersten Planetenradsatz 20 zugeordnet ist, in einer Betriebsart einer Übersetzung ins Langsame (underdrive) und vervielfacht das Drehmoment des Motors/Generators 46. Dieses Drehmoment ist durch die folgende Formel dargestellt: T(R1) = T(A)·(R1/S1), wobei T(R1) das Drehmoment an dem Hohlrad 22 ist, T(A) das Drehmoment des Motors/Generators 56 ist und R1/S1 das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 ist. Dieses Drehmoment T(A) wird auf das Sonnenrad 36 über die Drehmomentübertragungseinrichtung 68 übertragen. Hier beträgt das gesamte Moment am Sonnenrad 36 T(S2) = (T(A)·(R1/S1) + T(B)), wobei T(A) das Drehmoment des Motors/Generators 56 ist, R1/S1 das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 ist und T(B) das Drehmoment des Motors/Generators 48 ist.
  • Der Hebel, der dem zweiten Planetenradsatz 32 zugeordnet ist, multipliziert das Drehmoment des Sonnenrades 36, da er mit einer Übersetzung ins Langsame (underdrive) arbeitet. Das Abtriebsdrehmoment beträgt deshalb: T(OUT) = (T(A)·(R1/S1) + (TB))·(1 + R2/S2), wobei T(A) das Drehmoment des Motors/Generators 56 ist, R1/S1 das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 ist, T(B) das Drehmoment des Motors/Generators 48 ist und R2/S2 das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 32 ist.
  • Beide Hebel arbeiten daher in einer Betriebsart mit einer Übersetzung ins Langsame und liefern somit einen höheren Wert des Abtriebsdrehmomentes als der Gesamtdrehmomenteingang durch die Motoren/Generatoren 46 und 48. Dieser höhere Wert des Abtriebsdrehmomentes führt zu einem verbesserten Ingangsetzen, einem verbesserten Leistungsvermögen und einer verbesserten Steigfähigkeit. Die Ingangsetzungsrichtung kann von rückwärts nach vorwärts und umgekehrt umgeschaltet werden, indem einfach die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird.
  • 3 zeigt ein Schaubild, das Kupplungseinrückungen für einen Betrieb mit festem Drehzahlverhältnis des durch das Hebeldiagramm von 1 dargestellten Getriebes veranschaulicht. Beispielsweise werden in dem ersten festen Drehzahlverhältnis die Drehmomentübertragungseinrichtung 68 und 62 eingerückt, und in dem fünften festen Vorwärtsdrehzahlverhältnis werden die Drehmomentübertragungseinrichtungen 65, 64 und 67 eingerückt.
  • Obwohl nur die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist einzusehen, dass die Konzepte der vorliegenden Erfindung Gegenstand für zahlreiche Änderungen, die Fachleuten deutlich sein werden, sein können. Deshalb ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen Details beschränkt, sondern soll vielmehr alle Abweichungen und Abwandlungen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen, einschließen.

Claims (6)

  1. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement, um Leistung von einem Verbrennungsmotor aufzunehmen, ein Abtriebselement, einen ersten und zweiten Motor/Generator, einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, wobei das Antriebselement kontinuierlich mit dem ersten Element des ersten Zahnradsatzes verbunden ist und das Abtriebselement kontinuierlich mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist, der erste Motor/Generator kontinuierlich mit dem zweiten Element des ersten Zahnradsatzes verbunden ist, der zweite Motor/Generator kontinuierlich mit dem dritten Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist, eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, die das zweite Element des zweiten Zahnradsatzes selektiv an Masse festlegt, eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die das zweite Element des zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem ersten Elektromotor/Generator verbindet, eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, die das dritte Element des ersten Zahnradsatzes selektiv an Masse festlegt, eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, die das dritte Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, und eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, die das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet.
  2. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Differenzialzahnradsatz Planetenradsätze sind, und das erste, zweite und dritte Element des ersten Zahnradsatzes ein Hohlrad, ein Sonnenrad bzw. einen Träger umfassen, und das erste, zweite und dritte Element des zweiten Zahnradsatzes einen Träger, ein Hohlrad bzw. ein Sonnenrad umfassen.
  3. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei der erste Planetenradsatz ein zusammengesetzter Planetenradsatz ist und der zweite Planetenradsatz ein einfacher Planetenradsatz ist.
  4. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 3, wobei die erste, dritte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung während des Ingangsetzens eingerückt sind, so dass der erste und zweite Planetenradsatz mit einer Übersetzung ins Langsame arbeiten, um die Drehmomentabgabe an das Abtriebselement zu erhöhen.
  5. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement, um Leistung von einem Verbrennungsmotor aufzunehmen, ein Abtriebselement, einen ersten und zweiten Motor/Generator, einen ersten zusammengesetzten Planetenradsatz, der ein Hohlrad, einen Träger und ein Sonnenrad aufweist, einen zweiten einfachen Planetenradsatz, der ein Hohlrad, einen Träger und ein Sonnenrad aufweist, wobei das Antriebselement kontinuierlich mit dem Hohlrad des ersten Zahnradsatzes verbunden ist und das Abtriebselement kontinuierlich mit dem Träger des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist, wobei der erste Motor/Generator kontinuierlich mit dem Sonnenrad des ersten Zahnradsatzes verbunden ist, der zweite Motor/Generator kontinuierlich mit dem Sonnenrad des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist, eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, die das Hohlrad des zweiten Zahnradsatzes selektiv an Masse festlegt, eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die das Hohlrad des zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbindet, eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, die den Träger des ersten Zahnradsatzes selektiv an Masse festlegt, eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, die den Träger des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet, und eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, die das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnrand des zweiten Planetenradsatzes verbindet.
  6. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 5, wobei die erste, dritte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung während des Ingangsetzens eingerückt sind, so dass der erste und der zweite Zahnradsatz mit einer Übersetzung ins Langsame arbeiten, um die Drehmomentabgabe an das Abtriebselement zu erhöhen.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7261659B2 (en) * 2005-04-22 2007-08-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having two planetary gearsets
US7691021B2 (en) * 2006-06-09 2010-04-06 Hyundai Motor Company Power train for hybrid electric vehicles and method of controlling the same
WO2008046185A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Magna Powertrain Inc. Hybrid transmissions with planetary gearsets
US7727100B2 (en) * 2007-08-01 2010-06-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Hybrid powertrain with efficient electric-only mode
US7980980B2 (en) * 2007-11-14 2011-07-19 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain
US8182391B2 (en) * 2008-05-21 2012-05-22 GM Global Technology Operations LLC Electric torque converter for a powertrain and method of operating a vehicle
US8491431B2 (en) * 2008-12-19 2013-07-23 Caterpillar Inc. Reconfigurable hybrid gear train
US7998016B2 (en) * 2008-12-19 2011-08-16 Caterpillar Inc. Universal gear train
US8167754B2 (en) * 2009-10-09 2012-05-01 GM Global Technology Operations LLC Three-mode hybrid powertrain with two motor/generators
KR101113576B1 (ko) * 2009-11-09 2012-02-22 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 변속기
CN101845991A (zh) * 2010-03-25 2010-09-29 北京理工大学 一种往复内燃机增扭扩速装置和方法
US8317646B2 (en) 2010-06-23 2012-11-27 Caterpillar Inc. Reconfigurable hybrid power train
US8618752B2 (en) 2010-07-21 2013-12-31 Superior Electron, Llc System, architecture, and method for minimizing power consumption and increasing performance in electric vehicles
US8740739B2 (en) * 2011-08-04 2014-06-03 Ford Global Technologies, Llc Reconfigurable powersplit powertrain for an electric vehicle
DE102012201365B4 (de) * 2012-01-31 2023-07-06 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
CN102922982B (zh) * 2012-11-14 2015-04-15 吉林大学 双行星轮系动力耦合传动系统
KR101417514B1 (ko) * 2012-12-26 2014-07-08 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 파워트레인
KR101500357B1 (ko) * 2013-07-01 2015-03-09 현대자동차 주식회사 하이브리드 자동차의 동력전달장치
CN104100684A (zh) * 2014-07-23 2014-10-15 杨晋杰 平衡式行星齿轮无极变速器
KR101688334B1 (ko) * 2015-12-29 2017-01-02 한국과학기술원 다중모드를 구비한 하이브리드 자동차용 구동장치
CN108488325B (zh) * 2018-03-25 2019-12-06 大连碧蓝节能环保科技有限公司 三速输出行星齿轮减速机
US10933736B1 (en) * 2019-11-14 2021-03-02 Means Industries, Inc. Drive system including a transmission having a plurality of different operating modes
KR20210073871A (ko) * 2019-12-11 2021-06-21 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 동력전달장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558588A (en) * 1995-02-16 1996-09-24 General Motors Corporation Two-mode, input-split, parallel, hybrid transmission
US5558595A (en) * 1995-02-17 1996-09-24 General Motors Corporation One-mode, input-split, parallel, hybrid transmission
US5730676A (en) * 1996-10-22 1998-03-24 General Motors Corporation Three-mode, input-split hybrid transmission
US5931757A (en) * 1998-06-24 1999-08-03 General Motors Corporation Two-mode, compound-split electro-mechanical vehicular transmission
US6527658B2 (en) * 2001-04-02 2003-03-04 General Motors Corporation Electrically variable transmission with selective input split, compound split, neutral and reverse modes
US6478705B1 (en) * 2001-07-19 2002-11-12 General Motors Corporation Hybrid electric powertrain including a two-mode electrically variable transmission
US7278941B2 (en) * 2004-07-22 2007-10-09 General Motors Corporation Electrically variable transmission with selective fixed ratio operation
US7172525B2 (en) * 2004-07-22 2007-02-06 General Motors Corporation Electrically variable transmission having a mechanical reverse mode
US7238132B2 (en) * 2004-07-29 2007-07-03 General Motors Corporation Electrically variable transmission arrangement with transfer gear between motor/generators
US7220203B2 (en) * 2004-09-01 2007-05-22 General Motors Corporation Electrically variable transmission with selective fixed ratio operation
US7252611B2 (en) * 2005-02-18 2007-08-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having two planetary gear sets with one interconnecting member and clutched input
US7220201B2 (en) * 2005-04-22 2007-05-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having two planetary gear sets with two fixed interconnections and clutch input

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005042499B4 (de) 2015-01-15
US20060052199A1 (en) 2006-03-09
US7220202B2 (en) 2007-05-22

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