DE102006044895B4 - Electrically adjustable transmission - Google Patents

Electrically adjustable transmission Download PDF

Info

Publication number
DE102006044895B4
DE102006044895B4 DE102006044895.2A DE102006044895A DE102006044895B4 DE 102006044895 B4 DE102006044895 B4 DE 102006044895B4 DE 102006044895 A DE102006044895 A DE 102006044895A DE 102006044895 B4 DE102006044895 B4 DE 102006044895B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
motor
generator
electrically variable
reverse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006044895.2A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102006044895A1 (en
Inventor
Donald Klemen
Michael R. Schmidt
Brendan M. Conlon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Priority to DE102006044895.2A priority Critical patent/DE102006044895B4/en
Publication of DE102006044895A1 publication Critical patent/DE102006044895A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006044895B4 publication Critical patent/DE102006044895B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/30Control strategies involving selection of transmission gear ratio
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44Series-parallel type
    • B60K6/445Differential gearing distribution type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54Transmission for changing ratio
    • B60K6/547Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11Stepped gearings
    • B60W10/115Stepped gearings with planetary gears
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/10Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts
    • F16H2037/102Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts the input or output shaft of the transmission is connected or connectable to two or more differentials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/10Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts
    • F16H2037/104Power split variators with one end of the CVT connected or connectable to two or more differentials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/10Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts
    • F16H2037/105Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts characterised by number of modes or ranges, e.g. for compound gearing
    • F16H2037/107Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts characterised by number of modes or ranges, e.g. for compound gearing with switching means to provide three variator modes or ranges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Abstract

Elektrisch verstellbares Getriebe (114), umfassend: einen ersten (180) und zweiten (182) Motor/Generator; einen ersten (120), zweiten (130) und dritten (140) Differenzialzahnradsatz, wobei jeder ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die ersten und zweiten Motoren/Generatoren (180, 182) mit einem jeweiligen der Differenzialzahnradsätze (120, 130, 140) verbunden und steuerbar sind, um diesen Leistung zu liefern; eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159); ein Antriebselement (17) des Getriebes zum Empfang von Leistung von einer Leistungsquelle (12), das ständig mit einem Element (129) des ersten Differenzialzahnradsatzes (120) verbunden ist und das mittels eines der Drehmomentübertragungsmechanismen (159) mit einem Element (149) des dritten Differenzialzahnradsatzes (140) lösbar verbunden ist; ein Abtriebselement (19) des Getriebes (114), das ständig mit einem anderen Element (144; 139) von einem der Differenzialzahnradsätze (130), (140) verbunden ist; wobei der erste Zahnradsatz derart zwischen das Antriebselement (17) und den zweiten Motor/Generator (182) geschaltet ist, dass ein Verbindungselement (171) zwischen dem zweiten Motor/Generator (182) und einem der anderen Zahnradsätze (130, 140) in der gleichen Richtung wie das Antriebselement (17) rotiert, so dass Drehmoment, das von der Leistungsquelle (12) geliefert wird, dem Drehmoment hinzugefügt wird, das von dem zweiten Motor/Generator (182) an dem Abtriebselement (19) bereitgestellt wird; wobei die Elemente der Differentialzahnradsätze (120, 130, 140) Zahnzahlen aufweisen, die einen Vorwärts- und Rückwärtsbereich mit jeweils gleichen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnissen für gegebene Antriebsdrehzahlen ermöglichen und gleiche feste Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitstellen und es ermöglichen, dass das Verbindungselement (171) in der gleichen Richtung rotiert, wie das Antriebselement (17) des Getriebes; wobei die Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) selektiv in unterschiedlichen Zusammenstellungen eingerückt werden kann, um Leistung, die durch das Antriebselement (17) von der Leistungsquelle (12) empfangen wird, durch die Differenzialzahnradsätze (120, 130, 140) zu übertragen, um eine elektrisch verstellbare erste Betriebsart mit Eingangsverzweigung bereitzustellen, die einen Vorwärts- und Rückwärtsbereich mit jeweils gleichen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnissen für gegebene Antriebsdrehzahlen aufweist, und um gleiche feste Vorwärts- und feste Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitzustellen.An electrically variable transmission (114) comprising: first (180) and second (182) motor / generators; a first (120), second (130) and third (140) differential gear set, each having first, second and third elements, the first and second motor / generators (180, 182) being coupled to a respective one of the differential gear sets (120, 130 , 140) are connected and controllable to provide that power; a plurality of torque transmitting mechanisms (150, 152, 154, 156, 158, 159); a transmission input member (17) for receiving power from a power source (12) continuously connected to an element (129) of the first differential gear set (120) and to a member (149) of the one of the torque - transmitting mechanisms (159) third differential gear set (140) is releasably connected; an output member (19) of the transmission (114) permanently connected to another member (144; 139) of one of the differential gear sets (130), (140); wherein the first gear set is connected between the drive member (17) and the second motor / generator (182) such that a connecting member (171) is interposed between the second motor / generator (182) and one of the other gear sets (130, 140) in the same direction as the drive member (17) rotates so that torque supplied from the power source (12) is added to the torque provided by the second motor / generator (182) to the output member (19); wherein the elements of the differential gear sets (120, 130, 140) have numbers of teeth that enable a forward and reverse range, each with equal forward and reverse speed ratios for given input speeds, and provide equal forward and reverse speed ratios, and allow the connector (171) rotated in the same direction as the drive element (17) of the transmission; wherein the plurality of torque-transmitting mechanisms (150, 152, 154, 156, 158, 159) can be selectively engaged in different configurations to control power received by the drive member (17) from the power source (12) through the differential gear sets (120 , 130, 140) to provide an electrically variable input-split first mode having forward and reverse ranges, each having equal forward and reverse speed ratios for given input speeds, and providing equal forward and reverse fixed speed ratios.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch verstellbare Getriebe mit einem selektiven Betrieb sowohl in Bereichen mit variablem Drehzahlverhältnis und Leistungsverzweigung als auch in festen Drehzahlverhältnissen, die drei Planetenradsätze, zwei Motoren/Generatoren und mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen aufweisen, um ein gleiches Vorwärts- und Rückwärtsleistungsvermögen zu erzielen.The present invention relates to electrically variable transmissions having selective operation in both variable speed ratio and power split ranges and fixed speed ratios having three planetary gear sets, two motor / generators, and a plurality of torque transmitting mechanisms to achieve equal forward and reverse performance.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Brennkraftmaschinen, insbesondere jene von der Art mit hin- und hergehendem Kolben, treiben gegenwärtig die meisten Fahrzeuge an. Derartige Maschinen sind relativ effiziente, kompakte, leichte und kostengünstige Mechanismen, durch die hochkonzentrierte Energie in der Form von Kraftstoff in nutzbare mechanische Leistung umgewandelt wird. Ein neuartiges Getriebesystem, das mit Brennkraftmaschinen verwendet werden kann und den Kraftstoffverbrauch und Emissionen vermindert, kann für die Bevölkerung von großem Nutzen sein.Internal combustion engines, especially those of the reciprocating type, currently power most vehicles. Such machines are relatively efficient, compact, lightweight and inexpensive mechanisms that convert highly concentrated energy in the form of fuel into useful mechanical power. A novel transmission system that can be used with internal combustion engines and reduces fuel consumption and emissions can be of great benefit to the population.

Die breite Schwankung der Anforderungen, die Fahrzeuge typischerweise an Brennkraftmaschinen stellen, erhöht den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen über den Idealfall für derartige Maschinen hinaus. Typischerweise wird ein Fahrzeug von einer derartigen Maschine angetrieben, die aus einem kalten Zustand durch einen kleinen Elektromotor und relativ kleine elektrische Speicherbatterien gestartet und dann schnell unter die Lasten von der Antriebs- und Nebenaggregatanlage gesetzt wird. Eine derartige Maschine wird auch durch einen weiten Bereich von Drehzahlen und einem weiten Bereich von Lasten typischerweise im Durchschnitt von etwa einem Fünftel ihrer maximalen Ausgangsleistung betrieben.The wide variability of the demands that vehicles typically make on internal combustion engines increases fuel economy and emissions beyond the ideal case for such engines. Typically, a vehicle is powered by such a machine, which is started from a cold state by a small electric motor and relatively small electric storage batteries and then quickly placed under the loads of the drive and accessory machinery. Such a machine is also operated through a wide range of speeds and a wide range of loads typically averaging about one-fifth of its maximum output.

Ein Fahrzeuggetriebe gibt typischerweise mechanische Leistung von einer Maschine an den Rest eines Antriebssystems, wie einem festen Achsantriebsgetriebe, Achsen und Räder, ab. Ein typisches mechanisches Getriebe erlaubt eine gewisse Freiheit bei dem Betrieb der Maschine, und zwar gewöhnlich durch alternative Auswahl von fünf oder sechs unterschiedlichen Antriebsübersetzungsverhältnissen, einer Neutralauswahl, die zulässt, dass die Maschine bei stehendem Fahrzeug Nebenaggregate betreiben kann, und Kupplungen oder einem Drehmomentwandler für glatte Übergänge zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen und um das Fahrzeug aus dem Stillstand bei drehender Maschine zu starten. Die Getriebegangauswahl lässt typischerweise zu, dass Leistung von der Maschine an den Rest des Antriebssystems mit einem Verhältnis von Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion, mit einem Verhältnis von Drehmomentreduktion und Drehzahlvervielfachung, das als Overdrive bekannt ist, oder mit einem Rückwärtsübersetzungsverhältnis abgegeben wird.A vehicle transmission typically delivers mechanical power from an engine to the remainder of a drive system, such as a fixed final drive, axles, and wheels. A typical mechanical transmission allows some freedom in the operation of the engine, usually by alternately selecting five or six different drive ratios, a neutral selection that allows the engine to operate on auxiliaries when the vehicle is stationary, and clutches or a smooth torque converter Transitions between drive ratios and to start the vehicle from standstill while the machine is rotating. The transmission gear selection typically allows power to be output from the engine to the rest of the drive system at a ratio of torque multiplication and speed reduction, with a ratio of torque reduction and speed multiplication known as overdrive, or with a reverse gear ratio.

Ein elektrischer Generator kann mechanische Leistung von der Maschine in elektrische Leistung umwandeln, und ein Elektromotor kann diese elektrische Leistung zurück in mechanische Leistung mit unterschiedlichen Drehmomenten und Drehzahlen für den Rest des Fahrzeugantriebssystems umwandeln. Diese Anordnung erlaubt eine stufenlose Verstellung in dem Verhältnis von Drehmoment und Drehzahl zwischen der Maschine und dem Rest des Antriebssystems innerhalb der Grenzen der elektrischen Maschinerie. Eine elektrische Speicherbatterie, die als Leistungsquelle für den Antrieb verwendet wird, kann dieser Anordnung hinzugefügt werden, wodurch ein Reihenhybrid-Elektroantriebssystem gebildet wird.An electric generator may convert mechanical power from the engine to electrical power, and an electric motor may convert that electrical power back into mechanical power at different torques and speeds for the remainder of the vehicle drive system. This arrangement allows stepless adjustment in the ratio of torque and speed between the engine and the rest of the drive system within the limits of the electrical machinery. An electric storage battery used as a power source for the drive can be added to this arrangement, thereby forming a series hybrid electric drive system.

Das Reihenhybridsystem lässt zu, dass die Maschine mit einer gewissen Unabhängigkeit von dem Drehmoment, der Drehzahl und der Leistung, die erforderlich sind, um das Fahrzeug anzutreiben, arbeiten kann, so dass die Maschine auf verbesserte Emissionen und einen verbesserten Wirkungsgrad gesteuert werden kann. Dieses System lässt zu, dass der Elektromotor, der der Brennkraftmaschine hinzugefügt ist, als Motor zum Anlassen der Brennkraftmaschine wirken kann. Dieses System lässt auch zu, dass der Elektromotor, der an dem Rest des Antriebsstrangs angebracht ist, als Generator wirkt, wobei Energie aus dem Verlangsamen des Fahrzeugs in der Batterie durch regeneratives Bremsen zurückgewonnen wird. Ein Reihenelektroantrieb hat Probleme hinsichtlich des Gewichts und der Kosten einer ausreichenden Elektromaschinerie, um die gesamte Leistung der Brennkraftmaschine von mechanisch in elektrisch in dem Generator und von elektrisch in mechanisch in dem Antriebsmotor umzuwandeln, und an dem Nutzenergieverlust bei diesen Umwandlungen.The in-line hybrid system allows the engine to operate with some independence of the torque, speed, and power required to drive the vehicle, so that the engine can be controlled for improved emissions and improved efficiency. This system allows the electric motor added to the engine to act as the engine for starting the engine. This system also allows the electric motor mounted on the remainder of the powertrain to act as a generator, recovering energy from decelerating the vehicle in the battery by regenerative braking. An in-line electric drive has problems in weight and cost of sufficient electric machinery to convert the overall performance of the internal combustion engine from mechanical to electrical in the generator and from electrical to mechanical in the drive motor, and to the benefit energy loss in these conversions.

Ein Getriebe mit Leistungsverzweigung (power-split) kann einen so genannten ”Differentialzahnradsatz” verwenden, um ein stufenlos verstellbares Drehmoment- und Drehzahlverhältnis zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb zu erzielen. Ein elektrisch verstellbares Getriebe kann einen Differentialzahnradsatz verwenden, um einen Bruchteil seiner übertragenen Leistung durch ein Paar Elektromotoren/Generatoren zu übertragen. Der Rest seiner Leistung fließt durch einen anderen parallelen Weg, der vollständig mechanisch und direkt mit einem festen Übersetzungsverhältnis oder alternativ wählbar ist.A power-split transmission may use a so-called "differential gear set" to achieve a continuously variable torque and speed ratio between the drive and the output. An electrically variable transmission may use a differential gear set to transfer a fraction of its transmitted power through a pair of electric motors / generators. The remainder of its power flows through another parallel path that is fully mechanically and directly with a fixed gear ratio or alternatively selectable.

Einen Planetenradsatz kann, wie Fachleuten bekannt ist, eine Form eines Differentialzahnradsatzes bilden. Eine Planetenradanordnung ist gewöhnlich die bevorzugte Ausführungsform, die bei Erfindungen mit Differentialzahnradsatz angewandt wird, mit den Vorteilen einer Kompakteinheit und unterschiedlicher Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen allen Elementen des Planetenradsatzes. Es ist jedoch möglich, diese Erfindung ohne Planetenräder aufzubauen, wie etwa durch die Verwendung von Kegelrädern oder anderen Zahnrädern in einer Anordnung, bei der die Drehgeschwindigkeit von mindestens einem Element des Zahnradsatzes immer ein gewichteter Mittelwert von Drehzahlen der beiden anderen Elemente ist. As known to those skilled in the art, a planetary gear set may form a differential gear set. A planetary gear arrangement is usually the preferred embodiment used in differential gear set designs, with the advantages of a compact unit and different torque and speed ratios between all elements of the planetary gear set. However, it is possible to construct this invention without planet gears, such as by the use of bevel gears or other gears in an arrangement in which the rotational speed of at least one element of the gear set is always a weighted average of rotational speeds of the other two elements.

Ein Getriebesystem eines Hybridelektrofahrzeugs umfasst auch eine oder mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen. Die typische Einrichtung ist eine chemische elektrische Speicherbatterie, es können aber auch kapazitive oder mechanische Einrichtungen, wie etwa ein elektrisch angetriebenes Schwungrad, enthalten sein. Eine elektrische Energiespeicherung lässt zu, dass die mechanische Ausgangsleistung von dem Getriebesystem zu dem Fahrzeug von der mechanischen Eingangsleistung von der Maschine zu dem Getriebesystem abweichen kann. Die Batterie oder andere Einrichtung erlaubt zudem ein Starten der Brennkraftmaschine mit dem Getriebesystem, sowie ein regeneratives Fahrzeugbremsen.A transmission system of a hybrid electric vehicle also includes one or more electrical energy storage devices. The typical device is a chemical storage electric battery, but may also include capacitive or mechanical devices such as an electrically driven flywheel. Electrical energy storage allows the mechanical output power from the transmission system to the vehicle to deviate from the mechanical input power from the engine to the transmission system. The battery or other device also allows starting of the internal combustion engine with the transmission system, as well as a regenerative vehicle braking.

Ein elektrisch verstellbares Getriebe in einem Fahrzeug kann einfach mechanische Leistung von einem Brennkraftmaschineneingang zu einem Achsantriebsausgang übertragen. Dazu 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. Durch die Verwendung der oben genannten elektrischen Speicherbatterie kann die elektrische Leistung, die von einem Motor/Generator erzeugt wird, größer oder kleiner sein 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 die Brennkraftmaschine bei der Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen. Beide Motoren können manchmal als Generatoren wirken, um die Batterie wieder aufzuladen, insbesondere beim regenerativen Bremsen des Fahrzeugs.An electrically variable transmission in a vehicle may simply transmit mechanical power from an engine input to an axle drive output. To do so, the electrical power generated by one motor / generator equalizes the electrical losses and the electrical power consumed by the other motor / generator. By using the above-mentioned electric storage battery, the electric power generated by one motor / generator may be larger or smaller than the electric power consumed by the other one. Electric power from the battery can sometimes allow both motor / generators to act as motors, particularly to assist the engine in vehicle acceleration. Both engines can sometimes act as generators to recharge the battery, especially during regenerative braking of the vehicle.

Ein erfolgreicher Ersatz für das Reihenhybridgetriebe ist das elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Bereichen, Eingangsverzweigung und Verbundverzweigung (two-range, input-split and compound-split electrically variable transmission), das nun für Linienbusse hergestellt wird, wie es in U.S. Patent Nummer 5,931,757 , erteilt am 3. August 1999 für Michael R. Schmidt offenbart ist, das gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist. Ein derartiges Getriebe benutzt ein Antriebsmittel, um Leistung von der Fahrzeugmaschine aufzunehmen, und ein Leistungsausgabemittel, um Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs abzugeben. Ein erster und zweiter Motor/Generator sind mit einer Energiespeichereinrichtung, wie 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 dem Motor/Generator sowie zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator.A successful replacement for the inline hybrid transmission is the electrically variable transmission with two sections, input split and compound split (two-range, input-split and compound-split electrically variable transmission), which is now manufactured for regular buses, as in U.S. Patent Number 5,931,757 , issued August 3, 1999 to Michael R. Schmidt, which is assigned to the present application and the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Such a transmission uses a drive means to receive power from the vehicle engine, and a power output means to output power for driving the vehicle. A first and second motor / generator are connected to an energy storage device, such as a battery, so that the energy storage device can receive and supply power from the first and second motor / generators. A control unit regulates the power flow between the energy storage device and the motor / generator and between the first and second 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 Eingangsleistungsverzweigung durch Einrücken der ersten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist proportional zur Drehzahl von einem Motor/Generator. In der zweiten Betriebsart wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Verbundleistungsverzweigung durch das Einrücken 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 Einrücken beider Kupplungen erzielt werden. Ein Betrieb des Getriebes in einer neutralen Betriebsart kann selektiv durch Lösen beider Kupplungen und Entkoppeln der Maschine und beider Elektromotoren/Generatoren von den Getriebeabtrieb erzielt werden. Das Getriebe umfasst mindestens einen mechanischen Punkt in seiner ersten Betriebsart und mindestens zwei mechanische Punkte in seiner zweiten Betriebsart.Operation in the first or second variable speed ratio mode may be selectively achieved using clutches in the nature of first and second torque transmitting devices. In the first mode, a speed ratio range with input power split is established by engagement of the first clutch, and the output speed of the transmission is proportional to the speed of a motor / generator. In the second mode, a compound fuel ratio speed ratio range is formed by the engagement of the second clutch, and the output speed of the transmission is not proportional to the speeds of one of the motor / generators but is an algebraic linear combination of the speeds of the two motor / generators. Operation with a fixed transmission speed ratio can be selectively achieved by engaging both clutches. Operation of the transmission in a neutral mode of operation can be selectively achieved by releasing both clutches and decoupling the engine and both electric motors / generators from the transmission output. The transmission comprises at least one mechanical point in its first mode and at least two mechanical points in its second mode.

U.S. Patent Nr. 6,527,658 , das am 4. März 2003 für Holmes et al. erteilt wurde, gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist, offenbart ein elektrisch verstellbares Getriebe, das zwei Planetenradsätze, zwei Motoren/Generatoren und zwei Kupplungen benutzt, um Eingangsverzweigungs- (input-split), Verbundverzweigungs- (compund-split), Neutral- und Rückwärtsbetriebsarten bereitzustellen. Beide Planetenradsätze können einfach sein oder einer kann einzeln zusammengesetzt sein. Ein elektrisches Steuerelement reguliert den Leistungsfluss zwischen einer Energiespeichereinrichtung und den beiden Motoren/Generatoren. Dieses Getriebe bietet zwei Bereiche oder Betriebsarten eines elektrisch verstellbaren Getriebebetriebes (EVT), indem es selektiv einen Drehzahlverhältnisbereich mit Eingangsleistungsverzweigung und einen Drehzahlverhältnisbereich mit Verbundleistungsverzweigung bereitstellt. Es kann auch ein festes Drehzahlverhältnis selektiv erzielt werden. U.S. Patent No. 6,527,658 published on March 4, 2003, for Holmes et al. which is incorporated herein by reference in its entirety, and the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses an electrically variable transmission employing two planetary gear sets, two motor / generators, and two clutches for input-split, compound branching - Provide (compund-split), neutral and reverse modes. Both planetary gear sets can be simple or one can be individually assembled. An electrical control regulates the power flow between an energy storage device and the two motor / generators. This gear provides two ranges or modes of electrically variable transmission (EVT) operation by selectively providing an input-split speed range and a compound-split speed ratio range. It can also be selectively achieved a fixed speed ratio.

DE 10 2006 000917 A1 beschreibt ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem ersten und einem zweiten Motor/Generator und drei Differenzialzahnradsätzen, wobei jeder drei Elemente aufweist und die Motoren/Generatoren mit einem jeweiligen der Differenzialzahnradsätze verbunden und steuerbar sind. Eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen ist vorgesehen, die selektiv eingerückt werden können um Leistung, die von einem Antriebselement von der Leistungsquelle empfangen wird durch die Differenzialzahnradsätze zu übertragen, um eine elektrisch verstellbare Betriebsart mit Eingangsverzweigung bereitzustellen. Dabei ist ein Antriebselement des Getriebes zum Empfang von einer Leistungsquelle ausgestaltet und ständig mit einem Element von einem der Differenzialzahnradsätze verbunden und ein Abtriebselement des Getriebes ist ständig mit einem anderen Element von einem der Differenzialzahnradsätze verbunden. DE 10 2006 000917 A1 describes an electrically variable transmission with a first and a second motor / generator and three differential gear sets, each having three elements and the motor / generators are connected to a respective one of the differential gear sets and controllable. A variety of torque-transmitting mechanisms are provided that may be selectively engaged to transfer power received from a drive element from the power source through the differential gear sets to provide an input-split, electrically variable mode of operation. In this case, a drive element of the transmission is configured to receive from a power source and constantly connected to an element of one of the differential gear sets and an output element of the transmission is constantly connected to another element of one of the differential gear sets.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb mit verbessertem Energiewirkungsgrad und verbesserten Emissionen bereitzustellen. Zusätzlich werden optimales Verhalten, optimale Kapazität, optimale Packungsgröße und optimale Übersetzungsverhältnisabdeckung für das Getriebe angestrebt.It is an object of the invention to provide a drive with improved energy efficiency and emissions. In addition, optimal performance, optimum capacity, optimum package size and optimum gear ratio coverage for the transmission are sought.

Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung ein elektrisch verstellbares Getriebe mit den Merkmalen des Anspruches 1 zu Verfügung. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.To solve the problem, the invention provides an electrically adjustable transmission with the features of claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung stellt ein elektrisch verstellbares Getriebe bereit, das mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen automatischen Getrieben zur Verwendung in Hybridfahrzeugen bietet, die ein verbessertes Fahrzeugbeschleunigungsleistungsvermögen, eine verbesserte Anfahrfähigkeit und eine erweiterte Rückwärtsleistungsfähigkeit umfassen.The present invention provides an electrically variable transmission that provides several advantages over conventional automatic transmissions for use in hybrid vehicles, including improved vehicle acceleration performance, improved launch capability, and enhanced reverse performance.

Das elektrisch verstellbare Getriebe der vorliegenden Erfindung stellt einen ersten, zweiten und dritten Differenzialzahnradsatz, zwei Elektromotoren, die austauschbar als Motoren oder Generatoren dienen, und mehrere wählbare Drehmomentübertragungsmechanismen bereit. Die Differenzialzahnradsätze sind vorzugsweise Planetenradsätze, es können aber andere Zahnradanordnungen eingesetzt werden, wie etwa Kegelräder oder Differenzialrädersätze an einer versetzten Achse. Die Drehmomentübertragungsmechanismen können selektiv eingerückt werden, um eine elektrisch verstellbare Betriebsart mit Eingangsverzweigung, die gleiche Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse für gegebene Antriebsdrehzahlen bereitstellen (d. h. bei einer gegebenen Maschinendrehzahl, einer gegebenen Drehzahl des ersten Motors/Generators und einer gegebenen Drehzahl des zweiten Motors/Generators ist das Vorwärtsdrehzahlverhältnis gleich dem Rückwärtsdrehzahlverhältnis (obwohl in der Richtung entgegengesetzt)). Es sind auch im Wesentlichen gleiche feste Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse erzielbar.The electrically variable transmission of the present invention provides first, second and third differential gear sets, two electric motors interchangeably serving as motors or generators, and a plurality of selectable torque transmitting mechanisms. The differential gear sets are preferably planetary gear sets, but other gear arrangements may be used, such as bevel gears or differential gear sets on an offset axis. The torque-transmitting mechanisms may be selectively engaged to provide an input-split electrically variable mode that provides equal forward and reverse speed ratios for given input speeds (ie, at a given engine speed, a given speed of the first motor / generator, and a given speed of the second motor / generator the forward speed ratio equal to the reverse speed ratio (although opposite in direction)). Also, substantially the same fixed forward and reverse speed ratios are achievable.

In dieser Beschreibung können der erste, zweite und dritte Planetenradsatz von links nach rechts oder von rechts nach links gezählt sein.In this description, the first, second and third planetary gear sets may be counted from left to right or right to left.

Jeder der Planetenradsätze weist drei Elemente auf. Das erste, zweite oder dritte Element jedes Planetenradsatzes kann irgendeines von einem Sonnenrad, einem Hohlrad oder einem Träger sein.Each of the planetary gear sets has three elements. The first, second or third element of each planetary gear set may be any of a sun gear, a ring gear or a carrier.

Jeder Träger kann entweder ein Einzelplanetenradträger (einfach) oder ein Doppelplanetenradträger (zusammengesetzt) sein.Each carrier may be either a single planet carrier (single) or a double planetary carrier (assembled).

Ein Antriebselement ist ständig mit einem Element von einem der Zahnradsätze, vorzugsweise mit einem ersten Element des ersten Planetenradsatzes, verbunden. Das Abtriebselement ist ständig mit einem anderen Element von einem der Zahnradsätze, vorzugsweise mit einem Element des zweiten oder dritten Planetenradsatzes, verbunden.A drive element is constantly connected to an element of one of the gear sets, preferably to a first element of the first planetary gear set. The output element is constantly connected to another element of one of the gear sets, preferably to an element of the second or third planetary gear set.

Ein Verbindungselement verbindet vorzugsweise ein Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem Element des dritten Planetenradsatzes.A connecting element preferably connects an element of the second planetary gear set constantly with an element of the third planetary gear set.

Der erste Motor/Generator ist an dem Getriebegehäuse (oder Masse) montiert und ständig mit einem Element des ersten Planetenradsatzes, vorzugsweise dem zweiten Element, verbunden.The first motor / generator is mounted on the transmission housing (or ground) and permanently connected to an element of the first planetary gear set, preferably the second element.

Der zweite Motor/Generator ist an dem Getriebegehäuse montiert und ständig mit einem Element des dritten Planetenradsatzes, vorzugsweise dem dritten Element, verbunden.The second motor / generator is mounted on the transmission housing and permanently connected to an element of the third planetary gear set, preferably the third element.

Die wählbaren Drehmomentübertragungseinrichtungen werden einzeln oder in Kombinationen von zweien oder dreien eingerückt, um ein EVT mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlen (einschließlich rückwärts) und bis zu sechs mechanisch festen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zu ergeben. Ein ”festes Drehzahlverhältnis” ist eine Betriebsbedingung, in der die mechanische Antriebsleistung in das Getriebe mechanisch auf den Abtrieb übertragen wird und in den Motoren/Generatoren kein Leistungsfluss notwendig ist (d. h. beinahe null beträgt). Ein elektrisch verstellbares Getriebe, das selektiv mehrere feste Drehzahlverhältnisse für einen Betrieb in der Nähe voller Maschinenleistung erzielen kann, kann für eine gegebene maximale Kapazität kleiner und leichter sein. Ein Betrieb mit festem Übersetzungsverhältnis kann auch zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch führen, wenn unter Bedingungen gearbeitet wird, unter denen die Maschinendrehzahl sich ihrem Optimum nähern kann, ohne die Motoren/Generatoren zu verwenden. Eine Vielfalt von festen Drehzahlverhältnissen und variablen Verhältnisübersetzungsspreizungen kann durch geeignetes Wählen der Zähneverhältnisse der Planetenradsätze realisiert werden.The selectable torque transmitting devices are engaged individually or in combinations of two or three to give an EVT with a continuously variable range of speeds (including reverse) and up to six mechanically fixed forward speed ratios. A "fixed speed ratio" is an operating condition in which the mechanical drive power is transmitted mechanically to the output in the transmission and in the motor / generators no power flow is necessary (ie almost zero). An electrically variable transmission that can selectively achieve multiple fixed speed ratios for full engine power operation may be smaller and lighter for a given maximum capacity. Fixed gear ratio operation can also result in lower fuel consumption when operating under conditions where engine speed can approach its optimum without using the motor / generators. A variety of fixed speed ratios and variable ratio gear ratios can be realized by properly selecting the tooth ratios of the planetary gear sets.

Jede Ausführungsform des hierin offenbarten elektrisch verstellbaren Getriebes weist eine Architektur auf, in der weder der Getriebeantrieb noch der Getriebeabtrieb direkt mit einem Motor/Generator verbunden ist. Dies erlaubt eine Verringerung der Größe und Kosten der Elektromotoren/Generatoren, die erforderlich sind, um das gewünschte Fahrzeugleistungsvermögen zu erzielen.Each embodiment of the electrically variable transmission disclosed herein has an architecture in which neither the transmission drive nor the transmission output is directly connected to a motor / generator. This allows a reduction in the size and cost of the electric motor / generators required to achieve the desired vehicle performance.

Ein erster, zweiter, dritter (und wahlweise ein vierter und fünfter) der Drehmomentübertragungsmechanismen und der erste und zweite Motor/Generator sind betreibbar, um verschiedene Betriebszustände in dem elektrisch verstellbaren Getriebe bereitzustellen, die einen Zustand Batterie Rückwärts, eine Betriebsart EVT Rückwärts, Zustände Fest Rückwärts und Fest Vorwärts Anfahren, Betriebsarten mit stufenlos verstellbaren Getriebebereichen (einschließlich EVT Vorwärtsanfahren) und Zustände mit fester Übersetzungsverhältnis umfassen. Die Drehzahl- oder Drehmomentverhältnisse des Abtriebselements/Antriebselements oder des anwendbaren Motor/Generators für das Abtriebselement in EVT Rückwärts, Batterie Rückwärts, Fest Rückwärts, Fest Vorwärts Anfahren und EVT-Vorwärtsanfahren sind im Wesentlichen äquivalent. Die Betriebsart EVT Varwärtsanfahren ist eine Betriebsart mit Eingangsverzweigung. Es ist auch eine zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsbetriebsart mit Verbundverzweigung vorgesehen.First, second, third (and optionally fourth and fifth) torque-transmitting mechanisms and the first and second motor / generators are operable to provide various operating states in the electrically-variable transmission having a battery backward, EVT reverse, steady state Backward and Fixed Forward Startup, modes with continuously variable transmission ranges (including EVT forward start) and fixed gear ratio states. The rotational speed or torque ratios of the output member / drive member or the applicable output member motor / generator in EVT reverse, battery reverse, hard reverse, hard forward start, and EVT forward launch are substantially equivalent. The operating mode EVT Varual starting is an operating mode with input branching. There is also provided a second electrically variable forward mode composite splitter.

Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.The above features and advantages and other features and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe der vorliegenden Erfindung umfasst, das zum Teil durch ein Knotendiagramm dargestellt ist; 1 Figure 3 is a schematic representation of a powertrain including an electrically variable transmission of the present invention, illustrated in part by a nodal diagram;

2 ist eine schematische Darstellung eines Knotendiagramms, das eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart, die von dem Getriebe von 1 erreicht werden kann, darstellt; 2 is a schematic representation of a node diagram illustrating a second electrically variable mode of operation of the transmission of 1 can be achieved;

3 ist eine schematische Darstellung eines Knotendiagramms, das eine alternative Anordnung der Komponenten des Getriebes von 1, um eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart zu erreichen, darstellt; 3 is a schematic representation of a node diagram illustrating an alternative arrangement of the components of the transmission of 1 to achieve a second electrically adjustable mode of operation;

4 ist eine schematische Darstellung eines Knotendiagramms, das noch eine andere alternative Anordnung der Komponenten des Getriebes von 1, um eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart zu erreichen, darstellt; 4 is a schematic representation of a node diagram showing yet another alternative arrangement of the components of the transmission of 1 to achieve a second electrically adjustable mode of operation;

5 ist eine schematische Darstellung eines Knotendiagramms, das noch eine andere alternative Anordnung der Komponenten des Getriebes von 1, um eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart zu erreichen, darstellt; 5 is a schematic representation of a node diagram showing yet another alternative arrangement of the components of the transmission of 1 to achieve a second electrically adjustable mode of operation;

5 ist eine schematische Darstellung eines Knotendiagramms, das noch eine andere alternative Anordnung der Komponenten des Getriebes von 1, um eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart zu erreichen, darstellt; 5 is a schematic representation of a node diagram showing yet another alternative arrangement of the components of the transmission of 1 to achieve a second electrically adjustable mode of operation;

7 ist eine schematische Darstellung von einigen der Komponenten des Getriebes von 1, die eingerichtet sind, um eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart zu erreichen; 7 is a schematic representation of some of the components of the transmission of 1 configured to achieve a second electrically adjustable mode of operation;

8 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Getriebes, das gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut ist; 8th is a schematic representation of a first embodiment of a transmission, which according to the node diagram of 1 is built;

9A ist eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Getriebes, das gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut ist; 9A is a schematic representation of a second alternative embodiment of a transmission, which according to the node diagram of 1 is built;

9B ist eine Betriebszustandstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des Getriebes von 9A zeigt; 9B is an operating state table showing some of the operating characteristics of the transmission of 9A shows;

10 ist ein Schaubild von Komponentendrehzahlen über Abtriebsdrehzahl von verschiedenen Komponenten des Getriebes von 9A; 10 FIG. 12 is a graph of component speeds versus output speed of various components of the transmission of FIG 9A ;

11 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Getriebes, das gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut ist, wobei sich Kuppelmechanismen in alternativen Stellungen befinden; 11 is a schematic representation of a third embodiment of a transmission, which according to the node diagram of 1 is built with dome mechanisms in alternative positions;

12A ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Getriebes, wobei das erste Planetengetriebe, Einheit A und Einheit B gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut sind, und der Abschnitt Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II gemäß der alternativen Knotendiagrammversion von 5 gebaut ist; 12A is a schematic representation of a fourth embodiment of a transmission, wherein the first planetary gear, unit A and unit B according to the node diagram of 1 and the forward / reverse / mode II section according to the alternative node diagram version of FIG 5 is built;

12B ist eine Betriebszustandstabelle, die einige der Betriebeigenschaften des Getriebes von 12A zeigt; 12B is an operating state table that covers some of the operating characteristics of the transmission 12A shows;

13A ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Getriebes, wobei das erste Planetengetriebe, Einheit A und Einheit B gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut sind, und der Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II-Abschnitt gemäß dem alternativen Knotendiagramm von 5 gebaut ist; 13A is a schematic representation of a fifth embodiment of a transmission, wherein the first planetary gear, unit A and unit B according to the node diagram of 1 are built, and the forward / reverse / mode II section according to the alternative node diagram of 5 is built;

13B ist eine Betriebszustandstabelle und zeigt einige der Betriebseigenschaften des Getriebes von 13A; 13B is an operating state table showing some of the operating characteristics of the transmission of 13A ;

14 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Getriebes, wobei das erste Planetengetriebe, Einheit A und Einheit B gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut sind, und der Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II-Abschnitt gemäß dem alternativen Knotendiagramm von 5 gebaut ist, wobei K = 1; 14 is a schematic representation of a sixth embodiment of a transmission, wherein the first planetary gear, unit A and unit B according to the node diagram of 1 are built, and the forward / reverse / mode II section according to the alternative node diagram of 5 is built, where K = 1;

15 ist eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines Getriebes, wobei das erste Planetengetriebe, Einheit A und Einheit B gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut sind, und der Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II-Abschnitt gemäß dem alternativen Knotendiagramm von 3 gebaut ist; und 15 is a schematic representation of a seventh embodiment of a transmission, wherein the first planetary gear, unit A and unit B according to the node diagram of 1 are built, and the forward / reverse / mode II section according to the alternative node diagram of 3 is built; and

16 ist eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines Getriebes, wobei das erste Planetengetriebe, Einheit A und Einheit B gemäß dem Knotendiagramm von 1 gebaut sind, und der Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II-Abschnitt gemäß dem alternativen Knotendiagramm von 3 gebaut ist. 16 is a schematic representation of an eighth embodiment of a transmission, wherein the first planetary gear unit A and unit B according to the node diagram of 1 are built, and the forward / reverse / mode II section according to the alternative node diagram of 3 is built.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Komponenten beziehen, zeigt 1A den Antriebsstrang 10, der eine Maschine 12, die mit einer Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Das Getriebe 14 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 zu empfangen. Die Maschine 12 weist eine Abtriebswelle auf, die als Antriebselement 17 des Getriebes 14 dient. Ein Dämpfer für transientes Drehmoment (nicht gezeigt) kann ebenfalls zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes 14 eingesetzt werden.In the drawings, in which like reference numerals refer to similar components, shows 1A the drive train 10 who is a machine 12 associated with an embodiment of an electrically variable transmission (EVT), generally designated by the reference numeral 14 is designated. The gear 14 is designed to at least part of its drive power from the machine 12 to recieve. The machine 12 has an output shaft as the drive element 17 of the transmission 14 serves. A transient torque damper (not shown) may also be placed between the engine 12 and the drive element 17 of the transmission 14 be used.

In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) abzugeben.In the embodiment shown, the machine 12 a fossil fuel engine, such as a diesel engine, which can be easily adjusted to typically output its available power output at a constant number of revolutions per minute (RPM).

Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 mit einem ersten Knoten 20 verbunden. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist ein (Knoten) eine Verbindungsstelle von drei oder mehr Leistungswegen, durch die Leistung zwischen oder unter den Leistungswegen verteilt werden kann. Beispielsweise kann ein (Knoten) Leistung von einem Leistungsweg empfangen und die Leistung zwischen oder unter zwei separaten Leistungswegen verteilen. Ähnlich kann ein (Knoten) Leistung von zwei Leistungswegen aufnehmen und die Leistung auf einen dritten Leistungsweg übertragen.Regardless of the means by which the machine 12 with the transmission drive element 17 is connected, is the transmission drive element 17 with a first node 20 connected. In the context of the present invention, a (node) is a junction of three or more power paths through which power can be distributed between or among the power paths. For example, a (node) can receive power from a power path and distribute the power between or under two separate power paths. Similarly, one (node) can pick up power from two power paths and transmit power to a third power path.

In 1 ist die Maschine 12 ebenso wie ein erster und ein zweiter Motor-Generator 80, 82 (die jeweils als Einheit A bzw. Einheit B bezeichnet werden) mit dem ersten Knoten 20 verbunden oder verbindbar. Beispiele von Einrichtungen, die als Knoten fungieren können, umfassen einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einer Planetenträgeranordnung, die einen Träger umfasst, eine Doppelwegkupplung, ein Differenzial, einen Ravigneaux-Zahnradsatz usw. Leistungswege können Antriebswellen, Abtriebswellen, Elektromotoren/Generatoren, drehbare Verbindungselemente usw. umfassen. Das vorliegende Getriebe 14 umfasst auch einen zweiten Knoten 30, der in 1 schematisch als ein Kasten dargestellt ist, der mit ”Vorwärtsverhältnis” gekennzeichnet ist, sowie einen dritten Knoten 40, der in 1 als Kasten dargestellt ist, der mit ”Rückwärtsverhältnis” gekennzeichnet ist. Innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind die Knoten 20, 30, 40 vorzugsweise Planetenradsätze. Entsprechend kann sich der Rest der Beschreibung auf die Knoten in der Form von Planetenradsätzen bezieht.In 1 is the machine 12 as well as a first and a second motor generator 80 . 82 (referred to as unit A and unit B, respectively) to the first node 20 connected or connectable. Examples of devices that may act as nodes include a planetary gear set including a sun gear, a ring gear, and a planet carrier assembly that includes a carrier, a dual-way clutch, a differential, a Ravigneaux gear set, etc. Power paths may include input shafts, output shafts, electric motor / generators, rotatable fasteners, etc. include. The present gearbox 14 also includes a second node 30 who in 1 is shown schematically as a box, which is marked with "forward ratio", and a third node 40 who in 1 is shown as a box marked "reverse ratio". Within the scope of the present invention are the nodes 20 . 30 . 40 preferably planetary gear sets. Accordingly, the remainder of the description may refer to the nodes in the form of planetary gear sets.

In 1 sind bestimmte Komponenten (die nachstehend besprochen werden) gestrichelt gezeigt und für verschiedene optionale Aspekte der Erfindung relevant. Das grundlegende Getriebeschema umfasst jene Elemente, die nicht gestrichelt gezeigt sind, und umfasst ein Verbindungselement 71, das zwischen den ersten und den zweiten Knoten 20, 30 geschaltet ist. Der zweite Motor/Generator 82 ist ebenfalls mit dem Verbindungselement 71 verbunden. Es ist ein Verbindungselement 70 gezeigt, das den zweiten Knoten 30 mit dem dritten Knoten 40 verbindet.In 1 For example, certain components (discussed below) are shown in phantom and relevant to various optional aspects of the invention. The basic transmission scheme includes those elements that are not shown in phantom and includes a connector 71 that between the first and the second node 20 . 30 is switched. The second motor / generator 82 is also with the connecting element 71 connected. It is a connecting element 70 shown that the second node 30 with the third node 40 combines.

Drehmoment von der Maschine 12 rotiert das Antriebselement 17 in einer Richtung, die durch den Pfeil A angegeben ist. Die Einheit B 82 kann derart gesteuert sein, dass sie in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Der erste Knoten 20, der auch als der Planetenradsatz 20 bezeichnet wird, ist derart entworfen, dass sichergestellt ist, dass das Verbindungselement 71 zwischen dem ersten Knoten 20 und dem zweiten Knoten 30 in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Antriebselements 17 rotiert. Dementsprechend ist der Pfeil B in der gleichen Richtung wie der Pfeil A rotierend gezeigt. Somit addiert sich das Drehmoment der Maschine zu dem Drehmoment des zweiten Motors/Generators 82.Torque from the machine 12 rotates the drive element 17 in a direction indicated by the arrow A. The unit B 82 may be controlled so that they are in the same direction as the machine 12 rotates. The first node 20 that also called the planetary gear set 20 is designed so that it is ensured that the connecting element 71 between the first node 20 and the second node 30 in the same direction as the direction of rotation of the drive element 17 rotates. Accordingly, the arrow B is shown rotating in the same direction as the arrow A. Thus, the torque of the engine adds to the torque of the second motor / generator 82 ,

Ein Drehmomentübertragungsmechanismus, wie etwa eine Bremse 50, die schematisch als MI F gezeigt ist, kann eingerückt werden, um ein Element des zweiten Knotens 30 mit einem feststehenden Getriebegehäuse 60 zu verbinden, das, wie es nachstehend besprochen wird, eine Vorwärtsübersetzung ermöglicht, indem bewirkt wird, dass ein Abtriebselement 19 in einer Richtung dreht, die den Achsantrieb 16 und ein Fahrzeug in einer Vorwärtsfahrrichtung antreibt. Ähnlich kann eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie etwa eine Bremse 52, die schematisch als MI R gezeigt ist, eingerückt werden, um ein Element des dritten Knotens 40 mit dem Getriebegehäuse 60 zu verbinden und dadurch zu bewirken, dass das Abtriebselement 19 in einer entgegengesetzten Richtung rotiert, die zu einer Rückwärtsrichtung des Achsantriebs 16 gehört.A torque transmitting mechanism, such as a brake 50 , which is shown schematically as MI F, can be indented to be an element of the second node 30 with a fixed gearbox 60 which, as discussed below, allows for forward translation by causing an output element 19 in one direction, which turns the final drive 16 and drives a vehicle in a forward travel direction. Similarly, a torque transmitting device, such as a brake 52 , which is shown schematically as MI R, to be indented to an element of the third node 40 with the gearbox 60 connect and thereby cause the output element 19 rotated in an opposite direction, to a reverse direction of the final drive 16 belongs.

Der erste und zweite Motor/Generator 80 bzw. 82 umfassen jeweils Statoren 80a, 82a und Rotoren 80b, 82b. Der Stator 80a des ersten Motors/Generators 80 ist an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor 80b des ersten Motors/Generators 80 ist an einem Element des ersten Knotens 20 befestigt, wie es genauer in Bezug auf die 717 unten gezeigt ist. Der Stator 82a des zweiten Motors/Generators 82 ist ebenfalls an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor 82b des zweiten Motors/Generators 82 ist an einem separaten Element des Knotens 20 befestigt.The first and second motor / generator 80 respectively. 82 each include stators 80a . 82a and rotors 80b . 82b , The stator 80a of the first motor / generator 80 is on the gearbox 60 attached. The rotor 80b of the first motor / generator 80 is at an element of the first node 20 attached, as it is more accurate in terms of 7 - 17 shown below. The stator 82a of the second motor / generator 82 is also on the gearbox 60 attached. The rotor 82b of the second motor / generator 82 is on a separate element of the node 20 attached.

Da der zweite Motor/Generator 82 des Getriebes 10 von 1 gesteuert wird, um immer in die gleiche Richtung wie die Maschine 12 in Betriebsart I Vorwärts oder Betriebsart I Rückwärts zu drehen, kann das Starten in entweder Vorwärts- oder Rückwärtsbereich Betriebsart I erfolgen. Betriebsart I Vorwärts wird erzielt, indem Betriebsart I Vorwärts (MI F) Bremse 50 eingerückt wird. Ähnlich wird Betriebsart I Rückwärts erzielt, indem die MI R-Bremse 52 eingerückt wird. Da erste Planetenradsatz 20 in sowohl Betriebsart I Vorwärts als auch Betriebsart I Rückwärts auf die gleiche Weise benutzt wird, wird jede Differenz im Drehmomentleistungsvermögen zwischen diesen zwei Betriebsarten durch die Zahnradzähnezahlen der Zahnradsätze 30 und 40 festgelegt. Diese Zähnezahlen können gewählt werden, um zu gleichem Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentleistungsvermögen für gegebene Antriebsdrehzahlen zu führen, wie es Fachleute verstehen werden. Die Bremsen 50, 52 können synchron geschaltet werden, wenn das Abtriebselement 19 eine Drehzahl von null hat (d. h. bei Leerlauf). Die Bremsen 50, 52 können synchron geschaltet werden, wenn das Abtriebselement 19 eine Drehzahl von null hat (d. h. bei Leerlauf). Dies ist möglich, da bei einer Abtriebsdrehzahl von null die Einheit B bei null U/min arbeitet, wie es am besten anhand des Schaubildes von 10 unten gezeigt und beschrieben ist. Wenn Einheit B null U/min macht, haben alle Elementdrehzahlen der Zahnradelemente der Planetenradsätze 30, 40 eine Drehzahl von null. Das Schalten mit synchronem Übergang reduziert Reibungsdurchrutschverluste bei Leerlaufdrehzahl, da zwei der drei Planetenradsätze 30, 40 im Leerlauf bei einer Drehgeschwindigkeit von null gehalten werden. Dieses Schema lässt auch eine Verringerung der elektrischen Berghaltelasten durch Einrücken von sowohl MI F 50 als auch MI R 52 zu. Dies erlaubt, dass die Maschinenleistung während des Betriebes bei einer Abtriebsdrehzahl von null vermindert werden kann, wenn hohe Abtriebslasten (d. h. Drehmomentlasten an dem Abtriebselement 19) aufgrund von Steigungen vorhanden sind. Insbesondere wenn sowohl Bremse 50 als auch Bremse 52 gleichzeitig eingerückt sind, werden beide Planetenradsätze 30 und 40 von dem Getriebegehäuse feststehend gehalten. Wenn somit ein Fahrzeug an einer Steigung angehalten hat, wird das Einrücken beider Bremsen 50 und 52 zulassen, dass das Getriebegehäuse 60 ein Reaktionsdrehmoment bereitstellt, um eine Rollbewegung zu verhindern, wenn Drehmoment (aufgrund von Schwerkraft) auf das Abtriebselement aufgebracht wird. Da keiner der Motoren/Generatoren verwendet wird, um diese Bremsfunktion durchzuführen, ist die elektrische Belastung vermindert Darüber hinaus stellt der Abtriebsabschnitt ein gleiches Vorwärts/Rückwärts-Leistungsvermögen in dem ”Batterie”-Zustand, der ersten EVT-Betriebsart und dem ersten festen Betriebszustand sicher.Because the second motor / generator 82 of the transmission 10 from 1 is controlled to always in the same direction as the machine 12 In mode I forward or mode I reverse rotation, the starting in either forward or reverse mode I can be done. Mode I Forward is achieved by operating mode I Forward (MI F) Brake 50 is indented. Similarly, mode I is achieved backwards by using the MI R brake 52 is indented. Because first planetary gear set 20 In both mode I forward and mode I reverse is used in the same way, any difference in torque performance between these two modes will be affected by the gear teeth numbers of gear sets 30 and 40 established. These numbers of teeth may be selected to result in equal forward and reverse torque performance for given drive speeds, as will be understood by those skilled in the art. The brake 50 . 52 can be synchronized when the output element 19 has a speed of zero (ie at idle). The brake 50 . 52 can be synchronized when the output element 19 has a speed of zero (ie at idle). This is possible because at a zero output speed, unit B operates at zero rpm, as best illustrated in the graph of FIG 10 shown and described below. When unit B makes zero rpm, all element speeds of the gear elements of the planetary gear sets have 30 . 40 a speed of zero. The synchronous transition shifting reduces idling slip friction losses since two of the three planetary gear sets 30 . 40 idle at a rotational speed of zero. This scheme also permits a reduction in the electrical hill-hold loads by engagement of both MI F 50 as well as MI R 52 to. This allows the engine power to be reduced during operation at a zero output speed when high output loads (ie, torque loads on the output member 19 ) are present due to gradients. Especially if both brake 50 as well as brake 52 are engaged simultaneously, both planetary gear sets 30 and 40 held stationary by the transmission housing. Thus, when a vehicle has stopped on a grade, the engagement of both brakes becomes 50 and 52 allow the gearbox 60 Provides a reaction torque to prevent a rolling movement when torque (due to gravity) is applied to the output member. Since none of the motor / generators is used to perform this braking function, the electrical load is reduced. In addition, the output section ensures equal forward / reverse performance in the "battery" state, the first EVT mode, and the first fixed operating state ,

Einheit A/Einheit B/Maschine-SperrkupplungUnit A / Unit B / Machine Lockup Clutch

Um ferner eine überlegene Beschleunigung und einen überlegenen Wirkungsgrad bereitzustellen, kann dem Getriebe 14 die Einheit A/Einheit B/Maschine-Sperrkupplung 54 hinzugefügt werden, wie es in 1 gezeigt ist. Wie es nachstehend in Bezug auf beispielsweise die 9A, 12A und 13A besprochen wird, kann die Sperrkupplung eingerückt werden, um beide Einheiten A 80 bzw. B 82 und die Maschine 12 für eine gemeinsame Drehung miteinander zu verriegeln, was zulässt, dass alle drei als Antriebsquellen fungieren, um dem Verbindungselement 71 ein kombiniertes Drehmoment zu liefern. Somit werden die Abtriebsdrehzahlen und -drehmomente, die für gegebene Antriebsdrehzahlen in sowohl Betriebsart I Vorwärts als auch Rückwärts und dem ersten festen (mechanischen) Übersetzungsverhältnis bereitgestellt werden, gleich sein. Dementsprechend ist das Abtriebsdrehmoment ausreichend, um in der EVT Betriebart I (Vorwärts oder Rückwärts) oder in dem ersten festen Drehzahlverhältnis anzufahren.Further, to provide superior acceleration and efficiency, the transmission can 14 the unit A / unit B / machine lockup clutch 54 be added as it is in 1 is shown. As stated below with respect to, for example, the 9A . 12A and 13A is discussed, the lock-up clutch can be engaged to both units A 80 or B 82 and the machine 12 for common rotation with each other, allowing all three to act as drive sources to the connector 71 to deliver a combined torque. Thus, the output speeds and torques provided for given input speeds in both the I forward and reverse modes and the first fixed (mechanical) gear ratio will be equal. Accordingly, the output torque is sufficient to start in the EVT mode I (forward or reverse) or in the first fixed speed ratio.

Elektrische Betriebsart/Maschine-Aus-Trennung und MaschinenstartbremseElectrical mode / machine-off-disconnection and engine start brake

Das Getriebe 14 kann auch selektiv zusätzliche Funktionen liefern, die einen Maschinenstart und einen Fahrzeugantrieb unter Verwendung lediglich von Energie, die von einer Energiespeichereinrichtung oder elektrischen Leistungsquelle 86 geliefert wird (statt Energie, die über die Maschine 12 geliefert wird), wie etwa eine Batterie, zulassen, um einen der Motoren/Generatoren 80, 82 anzutreiben. Energie wird zwischen der Batterie 86 und den Motoren/Generatoren 80, 82 über einen Controller 88 übertragen, wie es Fachleute verstehen werden. Die elektrische Leistungsquelle 86 kann eine oder mehrere Batterien umfassen. Andere elektrische Leistungsquellen, wie eine Brennstoffzelle oder Ultrakondensatoren, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen, zu speichern und abzugeben, können anstelle von Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die ECU 88 ist programmiert, um sicherzustellen, dass die Einheit B 82 in einer Richtung rotiert, so dass Drehmoment von der Einheit B 82 dem Drehmoment von der Maschine 12 an dem Verbindungselement 71 hinzugefügt wird.The gear 14 may also selectively provide additional functions including engine startup and vehicle drive using only power generated by an energy storage device or electrical power source 86 is delivered (instead of energy through the machine 12 supplied), such as a battery, to one of the motor / generators 80 . 82 drive. Energy gets between the battery 86 and the motor / generators 80 . 82 via a controller 88 transfer, as experts will understand. The electric power source 86 may include one or more batteries. Other electrical power sources, such as a fuel cell or ultra-capacitors, that have the ability to provide, store, and dispense electrical power may be used in lieu of batteries without altering the concepts of the present invention. The ECU 88 is programmed to ensure that unit B 82 rotated in one direction, so that torque from the unit B 82 the torque from the machine 12 on the connecting element 71 will be added.

Im Besonderen können ein elektrischer Start und ein elektrischer Antrieb unabhängig voneinander vorgesehen werden, um ungewollte Vibrationswechselwirkungen zu verhindern. Genauer bewirkt ein Trennmechanismus 56, der vorzugsweise ein Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung, ist, dass eine Knotenverbindung von Knoten 20 gelöst wird, was zur Trennung der Maschine 12 von dem Verbindungselement 71 führt, wenn er ausgerückt wird. Wenn das Drehmomentübertragungselement 56 ausgerückt ist, ist Einheit B 82 verfügbar, um dem Verbindungselement 71 und durch die jeweiligen Vorwärts- oder Rückwärtszahnradsätze 30 bzw. 40 dem Abtriebselement 19 Drehmoment zu liefern. Ein Beispiel des Trenn-Drehmomentübertragungsmechanismus ist durch den Drehmomentübertragungsmechanismus 156 von 8 angegeben und wird mit Bezug darauf beschrieben. Anhand von 8 werden Fachleute erkennen, dass wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus (Trennmechanismus 156) eingerückt ist, Einheit B mit dem Hohlrad 124 des Planetenradsatzes 120 verbunden ist. Da der Träger 129 mit der Maschine 12 verbunden ist und das Sonnenrad 122 mit der Einheit A verbunden ist, sind alle drei Zahnradelemente des Planetenradsatzes 120 eingerückt, welche somit aktiv sind, um Maschinendrehmoment durch die Planetenradsätze 130 bzw. 140 (abhängig von der Auswahl von Vorwärts Betriebsart I Bremse 150 oder Rückwärts Betriebsart I Bremse 152) bereitzustellen, um dem Achsantrieb 16 durch das Abtriebselement 19 Drehmoment zu liefern. Wenn jedoch der Trenn-Drehmomentübertragungsmechanismus 156 nicht eingerückt, ist der Planetenradsatz 120 nicht aktiv und Maschinendrehmoment wird von dem Abtriebselement 19 getrennt. In diesem Fall ist Einheit B verfügbar, um Antriebsdrehmoment an das Abtriebselement 19 zu liefern.In particular, an electric start and an electric drive can be provided independently of each other to prevent unwanted vibration interactions. More precisely, a separation mechanism 56 , which is preferably a torque-transmitting mechanism, such as a clutch, that is a node connection of nodes 20 is solved, resulting in the separation of the machine 12 from the connecting element 71 leads when disengaged. When the torque transmitting element 56 is disengaged, unit B is 82 available to the connector 71 and through the respective forward or reverse gear sets 30 respectively. 40 the output element 19 To deliver torque. An example of the separation torque transmitting mechanism is by the torque transmitting mechanism 156 from 8th and will be described with reference thereto. Based on 8th will be appreciated by those skilled in the art that when the torque transmitting mechanism (disconnecting mechanism 156 ) is engaged, unit B with the ring gear 124 of the planetary gear set 120 connected is. As the carrier 129 with the machine 12 connected and the sun wheel 122 is connected to the unit A, all three gear elements of the planetary gear set 120 engaged, which are thus active to machine torque through the planetary gear sets 130 respectively. 140 (depending on the selection of forward mode I brake 150 or reverse mode I brake 152 ) to the final drive 16 through the output element 19 To deliver torque. However, when the separation torque transmitting mechanism 156 not engaged, is the planetary gear set 120 not active and engine torque is from the output element 19 separated. In this case, unit B is available to drive torque to the output member 19 to deliver.

Wieder nach 1 kann das Getriebe mit einer Bremse 58 versehen sein, die eingerückt werden kann, um eine mechanische Verbindung mit festem Übersetzungsverhältnis zwischen der Einheit A und der Maschine 12 bereitzustellen, um zuzulassen, dass die Einheit A als Starter für die Maschine 12 wirkt. Die Fähigkeit, einen elektrischen Start über Einheit A 80 bei eingerückter Bremse 58 vorzusehen, stellt sicher, dass das maximale Drehmoment geliefert wird, um ein Starten einzuleiten, und dass minimale Leistung erforderlich ist, indem sekundäre Knotenleistungsflüsse beseitigt werden. Diese Anordnung in 1 liefert auch das drei- bis vierfache Drehmoment der Einheit A an die Antriebswelle der Maschine 12, um einen sehr schnellen Start vorzusehen. Die Bremse 58 wird eingerückt, um die Maschine 12 über Einheit A auf diese Weise zu starten, wenn der Trenn-Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ausgerückt ist. Dementsprechend stellt der Trenn-Drehmomentübertragungsmechanismus 56 sicher, dass der elektrische Antrieb des Fahrzeugs über Einheit B unabhängig von dem elektrischen Start der Maschine 12 über die Einheit A erfolgt. Dies führt zu einem glatten Start mit der niedrigsten erforderlichen Startenergie, da die Trägheitsenergie der Planetenradsätze 130 und 140 nicht in dem mechanischen Weg zwischen der Einheit A und der Maschine 12 während des elektrischen Starts der Maschine 12 über Einheit A 80 liegt (d. h. nur der Planetenradsatz 120 ist bei diesem elektrischen Start mit einbezogen).Again after 1 can the gearbox with a brake 58 be provided, which can be engaged to a mechanical connection with fixed gear ratio between the unit A and the machine 12 to allow the unit A as a starter for the machine 12 acts. The ability to make an electrical start over unit A. 80 with the brake engaged 58 Ensure that the maximum torque is delivered to initiate a startup and that minimum power is required by eliminating secondary node power flows. This arrangement in 1 Also provides three to four times the torque of unit A to the drive shaft of the machine 12 to provide a very fast start. The brake 58 is indented to the machine 12 to start over unit A in this way when the separating torque transmitting mechanism 56 is disengaged. Accordingly, the separation torque transmitting mechanism provides 56 sure that the electric drive of the vehicle over unit B is independent of the electrical start of the machine 12 takes place via the unit A. This results in a smooth start with the lowest required starting energy since the inertial energy of the planetary gear sets 130 and 140 not in the mechanical path between the unit A and the machine 12 during the electric start of the machine 12 about unit A 80 (ie only the planetary gear set 120 is included in this electric start).

Das Getriebe 14 kann für eine regenerative Rückgewinnung von Schaltenergie aus Trägheit der Maschine benutzt werden. Dies wird bewerkstelligt, indem der Controller 88 derart programmiert ist, dass die Einheit A 80 als Generator wirkt, um Rotationsenergie der Maschine aufzufangen, die temporär nicht benutzt wird, wenn die Kupplungseinrückung während Schaltvorgängen verändert wird.The gear 14 can be used for regenerative recovery of switching energy from inertia of the machine. This is done by the controller 88 programmed so that the unit A 80 acting as a generator to absorb rotational energy of the engine, which is temporarily not used when the clutch engagement is changed during shifts.

1 zeigt gestrichelt einen Drehmomentübertragungsmechanismus 59, wie etwa eine Kupplung, die eingerückt werden kann, um ein Element von Knoten 20 mit einem Element des dritten Knotens 40 zu verbinden. Die Verbindung von Knoten 20 mit Knoten 40 über die Betriebsart II Kupplung 59 stellt eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart (Betriebsart II) her. Wenn die Betriebsart II Kupplung 59 eingerückt wird, wird die MI F Bremse 50 synchron ausgerückt, was zu einer elektrisch verstellbaren Betriebart II mit Verbund- und Leistungsverzweigung führt. Durch Verbinden des Eingangsdifferenzials (d. h. Knoten oder Zahnradsatz 20) mit dem Rückwärtsübersetzungsverhältnismodul (d. h. Knoten 40) am Ende von Betriebsart I durch Einrückung der Kupplung Betriebsart II 59 wird somit die zweite elektrisch verstellbare Betriebsart hergestellt und als das hocheffiziente Mittel verwendet, um höhere Fahrzeugantriebsgeschwindigkeiten zu erzielen und niedrige elektrische Leistungsverluste sicherzustellen. 1 shows in dashed lines a torque-transmitting mechanism 59 such as a clutch that can be engaged to an element of nodes 20 with an element of the third node 40 connect to. The connection of nodes 20 with knots 40 via the operating mode II clutch 59 provides a second electrically adjustable mode (mode II). When the operating mode II clutch 59 is engaged, the MI F becomes brake 50 synchronously disengaged, resulting in an electrically adjustable mode II with compound and power split. By connecting the input differential (ie node or gear set 20 ) with the reverse translation ratio module (ie node 40 ) at the end of mode I by engagement of the clutch mode II 59 Thus, the second electrically variable mode is manufactured and used as the highly efficient means to achieve higher vehicle drive speeds and ensure low electrical power losses.

Blockdiagramme der AbtriebskonfigurationBlock diagrams of the output configuration

Die 26 sind schematische Blockdiagramme, die die Leistungsflussanordnungen und Verbindungsalternativen in der Betriebsart II der Planetenradsätze 30 und 40 darstellen. Genauer stellen die 26 alternative Anordnungen von diesen Elementen dar, die allgemein mit dem gestrichelten Kreis C von 1 gezeigt sind, d. h. die Verbindung von Einheit B, Planetenradsätzen 30 und 40 und der Betriebsart II Kupplung (nachstehend hierin als Vorwärts/Rückwärts/Betriebsart II-Abschnitt bezeichnet). In den Blockdiagrammen der 26 sind die Verbindung der Einheit A und Einheit B sowie der Vorwärtsübersetzungsverhältnisknoten oder Zahnradsatz (d. h. Zahnradsatz 20 von 1) nicht gezeigt. Fachleute werden die Gemeinsamkeiten der Blockdiagramm der 26 erkennen. Genauer erfordern Gemeinsamkeiten, die für ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Betriebsarten und der Fähigkeit gleiche Vorwärts/Rückwärts-Übersetzungen zu schaffen, dass die Betriebart II Kupplung in Reihe mit dem Maschinenantrieb liegt. Zusätzlich muss die Rückwärtsbremse (BR in den Blockdiagrammen) mit dem Abtrieb der Betriebsart II Kupplung und mit einem oder zwei Elementknoten verbunden sein. Darüber hinaus ist die Vorwärtsbetriebsartbremse (die in den Blockdiagrammen durch B1 dargestellt ist) mit einem oder zwei Knoten verbunden. Der Motor der Einheit B muss mit einem oder zwei Knoten verbunden sein. Die Vorwärtsbetriebsartbremse (B1), der Abtrieb und die Einheit B arbeiten derart, dass sie unabhängig mit einem Koten oder mit Knoten verbunden sind.The 2 - 6 are schematic block diagrams illustrating the power flow arrangements and connection alternatives in mode II of the planetary gear sets 30 and 40 represent. Specify more precisely 2 - 6 alternative arrangements of these elements, generally with the dashed circle C of 1 are shown, ie the connection of unit B, planetary gear sets 30 and 40 and mode II clutch (hereinafter referred to as forward / reverse / mode II section). In the block diagrams of the 2 - 6 are the connection of unit A and unit B as well as the forward gear ratio node or gear set (ie gear set 20 from 1 ) Not shown. Experts will share the similarities of the block diagram of 2 - 6 detect. More specifically, common features for an electrically variable transmission with two modes of operation and the ability to provide equal forward / reverse ratios require mode II clutch to be in series with the engine drive. In addition, the reverse brake (BR in the block diagrams) must be connected to the output of mode II clutch and to one or two element nodes. In addition, the forward mode brake (represented by B1 in the block diagrams) is connected to one or two nodes. The engine of unit B must be connected to one or two nodes. The forward mode brake (B1), the output and the unit B operate to be independently connected to a node or to nodes.

In 2 ist der Abtrieb der Achsantrieb 16 mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden. Die Betriebsart I Auswahlbremse 50 ist mit dem einzelnen Knoten 30 verbunden. Die Rückwärtsauswahlbremse 52 ist mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden. Die Einheit B ist mit einem einzigen Knoten 40 verbunden.In 2 is the output of the final drive 16 with two nodes 30 and 40 connected. The operating mode I Selection brake 50 is with the single node 30 connected. The reverse selection brake 52 is with two nodes 30 and 40 connected. The unit B is with a single node 40 connected.

Nach 3 ist der Abtrieb oder Achsantrieb 16 mit einem einzigen Knoten 30 verbunden. Die Betriebsart I Auswahlbremse 50 ist mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden. Die Rückwärtsauswahlbremse 52 ist mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden. Die Einheit B ist mit einem einzigen Knoten 40 verbunden.To 3 is the output or final drive 16 with a single node 30 connected. The operating mode I Selection brake 50 is with two nodes 30 and 40 connected. The reverse selection brake 52 is with two nodes 30 and 40 connected. The unit B is with a single node 40 connected.

Nach 4 ist der Abtrieb oder Achsantrieb 16 mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden. Die Betriebart I Auswahlbremse 50 ist mit einem einzigen Knoten 30 verbunden. Die Rückwärtsauswahlbremse 52 ist mit einem einzigen Knoten 40 verbunden. Die Einheit B ist mit zwei Knoten 30 und 40 verbunden.To 4 is the output or final drive 16 with two nodes 30 and 40 connected. Type of operation I Selection brake 50 is with a single node 30 connected. The reverse selection brake 52 is with a single node 40 connected. The unit B is with two nodes 30 and 40 connected.

Die 5 und 6 stellen ein spezielle Abtriebsoption dar, die einen intern zusammengesetzten Zahnradsatz verwendet. In den 5 und 6 sind zwei Knoten 30 und 40 mit einem festen Übersetzungsverhältnis verbunden (in 5 durch ”K” gekennzeichnet). Dies kann in einer Baugruppe, wie etwa einem Ravigneaux-Zahnradsatz, erfolgen, wie es in Bezug auf 12 gezeigt und beschrieben ist. Die Rückwärts-Auswahlbremse 52 kann an die Träger von beiden Knoten 30 und 40 angebunden sein, wodurch ein Baugruppenmodul hergestellt wird, das zu einem Vierfach-Antriebsknoten 30, 40 führt, wie es in 6 schematisch gezeigt ist. Die 1114 implementieren die Blockdiagrammoption des intern zusammengesetzten Abtriebs.The 5 and 6 represent a special downforce option that uses an internally compound gear set. In the 5 and 6 are two nodes 30 and 40 connected to a fixed gear ratio (in 5 indicated by "K"). This can be done in an assembly such as a Ravigneaux gear set as described with respect to FIG 12 shown and described. The reverse selection brake 52 can contact the wearer of both nodes 30 and 40 be connected, creating an assembly module that is a quadruple drive node 30 . 40 leads, as is in 6 is shown schematically. The 11 - 14 implement the block diagram option of the internally assembled output.

Diagramm des mechanischen Schemas der Betriebsart II VerbundverzweigungDiagram of the mechanical scheme of operating mode II Composite branching

7 ist ein partielles schematisches Schaubild der gewünschten Planetengetriebeverbindungen zwischen dem Antriebsknoten oder Planetenradsatz 20 und dem Rückwärtsplanetengetriebemodul oder Knoten 40 während einer zweiten elektrisch verstellbaren Betriebsart II, in der der Drehmomentübertragungsmechanismus 59 eingerückt ist. Der Planetenradsatz oder Knoten 30, der in Betriebsart I Vorwärts verwendet wird, ist in diesem Diagramm nicht gezeigt. Da die MI R Bremse 52 von 1 im Betriebsart I Vorwärtsbetrieb des Getriebes 14 nicht benutzt wird, ist sie unbelastet und ist daher für die Einrückung zum Implementieren der Betriebsart 2 Verbundverzweigungsarchitektur verfügbar. Wenn somit die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 59 von 7 eingerückt sind, wird das Getriebe 14 in einer elektrisch verstellbaren Betriebsart II arbeiten. Ein erwünschtes Positionieren eines Parkmechanismus 90 in Bezug auf das Abtriebselement 19 ist in 7 ebenfalls gezeigt. 7 Figure 4 is a partial schematic diagram of the desired planetary gear connections between the drive node or planetary gear set 20 and the reverse planetary gear module or node 40 during a second electrically variable mode II in which the torque transmitting mechanism 59 is indented. The planetary gear set or node 30 which is used in mode I forward is not shown in this diagram. Because the MI R brake 52 from 1 in operating mode I forward operation of the gearbox 14 is not used, it is unloaded and is therefore for the indentation to implement the mode 2 Composite branching architecture available. Thus, if the torque-transmitting mechanisms 52 and 59 from 7 are engaged, the transmission becomes 14 operate in an electrically adjustable mode II. A desired positioning of a parking mechanism 90 with respect to the output element 19 is in 7 also shown.

Erste schematische Ausführungsform First schematic embodiment

In 8 ist eine vollständige schematische bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 110, der ein Getriebe 114 aufweist, gezeigt. In den Ausführungsformen der 8 bis 16 werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um sich auf ähnliche Bauteile der schematischen Knotenblockdiagramme der 1 bis 6 zu beziehen. Der Antriebsstrang 110 umfasst ein Getriebe 114, das drei Differenzialzahnradsätze vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 120, 130, 140 benutzt. Der Planetenradsatz 120 wendet ein äußeres Zahnradelement 124 an, das typischerweise als Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 124 umgibt ein inneres Zahnradelement 122, das typischerweise als Sonnenrad bezeichnet wird. Eine Planetenträgeranordnung 126 umfasst einen Träger 129, der mehrere Planetenräder 127 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 127 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 124 als auch dem Sonnenrad 122 des ersten Planetenradsatzes 120 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 129 des Planetenradsatzes 120 befestigt.In 8th is a full schematic preferred embodiment of a powertrain 110 that a gear 114 has shown. In the embodiments of the 8th to 16 Like numerals are used to refer to similar components of the schematic node block diagrams of FIGS 1 to 6 to acquire. The powertrain 110 includes a gearbox 114 , the three differential gear sets preferably in the nature of planetary gear sets 120 . 130 . 140 used. The planetary gear set 120 applies an outer gear element 124 which is typically referred to as a ring gear. The ring gear 124 surrounds an inner gear element 122 which is typically referred to as sun gear. A planet carrier arrangement 126 includes a carrier 129 , the planetary gears 127 rotatably supports, so that each planetary gear 127 meshing with both the ring gear 124 as well as the sun wheel 122 of the first planetary gear set 120 engaged. The drive element 17 is on the carrier 129 of the planetary gear set 120 attached.

Der Planetenradsatz 130 weist auch ein äußeres Zahnradelement 134 auf, das auch häufig als Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 132 umgibt, das auch häufig als Sonnenrad bezeichnet. Mehrere Planetenräder 137 sind ebenfalls drehbar an einem Träger 139 einer Planetenträgeranordnung 136 montiert, so dass jedes Planetenrad 137 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 134 als auch dem Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130 in Eingriff steht.The planetary gear set 130 also has an outer gear element 134 on, which is also often referred to as a ring gear, which is an inner gear member 132 surrounds, which is also often referred to as sun gear. Several planet gears 137 are also rotatable on a support 139 a planet carrier arrangement 136 mounted so that every planetary gear 137 simultaneously and meshing with both the ring gear 134 as well as the sun wheel 132 of the planetary gear set 130 engaged.

Der Planetenradsatz 140 weist auch ein äußeres Zahnradelement 144 auf, das auch häufig als Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 142 umgibt, das auch häufig als Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenräder 147 sind auch drehbar an einem Träger 149 einer Planetenträgeranordnung 146 montiert, so dass jedes Planetenrad 147 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 144 als auch dem Sonnenrad 142 des Planetenradsatzes 140 in Eingriff steht.The planetary gear set 140 also has an outer gear element 144 on, which is also often referred to as a ring gear, which is an inner gear member 142 surrounds, which is also often referred to as sun gear. Several planet gears 147 are also rotatable on a support 149 a planet carrier arrangement 146 mounted so that every planetary gear 147 simultaneously and meshing with both the ring gear 144 as well as the sun wheel 142 of the planetary gear set 140 engaged.

Ein inneres Verbindungselement 170 verbindet das Sonnenrad 132 ständig mit dem Hohlrad 142. Zusätzlich verbindet ein Verbindungselement 172 den Träger 139 ständig mit dem Hohlrad 144.An inner connecting element 170 connects the sun wheel 132 constantly with the ring gear 142 , In addition, a connecting element connects 172 the carrier 139 constantly with the ring gear 144 ,

Das Getriebe 114 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 180 bzw. 182. Die Motoren/Generatoren 180, 182 werden auch als Einheit A und Einheit B bezeichnet und arbeiten wie in Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben ähnlich wie die Einheit A und Einheit B 80, 82. Die Statoren 180a, 182a der jeweiligen Motoren/Generatoren 180, 182 sind an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor 180b von Einheit A ist an dem Sonnenrad 122 befestigt. Der Rotor 180b von Einheit B ist an dem Sonnenrad 132 und an dem Sonnenrad 142 über das Verbindungselement 171 befestigt. Der Planetenradsatz 120 ist derart konstruiert (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit der Planetenträgeranordnung 126), dass das Verbindungselement 171 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Abtriebselement 19 ist an dem Hohlrad 144 und an dem Träger 139 über das Verbindungselement 172 befestigt. Ein Parkbremsenmechanismus 190 ist in einer Position relativ zu dem Abtriebselement 19 gezeigt.The gear 114 Also includes a first and second motor / generator 180 respectively. 182 , The motor / generators 180 . 182 are also referred to as unit A and unit B and work as in relation to the 1 to 7 described similar to the unit A and unit B. 80 . 82 , The stators 180a . 182a the respective motor / generators 180 . 182 are on the gearbox 160 attached. The rotor 180b Unit A is on the sun gear 122 attached. The rotor 180b Unit B is on the sun gear 132 and on the sun wheel 142 over the connecting element 171 attached. The planetary gear set 120 is designed (via gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the planet carrier arrangement 126 ) that the connecting element 171 in the same direction as the machine 12 rotates. The output element 19 is on the ring gear 144 and on the carrier 139 over the connecting element 172 attached. A parking brake mechanism 190 is in a position relative to the output element 19 shown.

Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, wie etwa Betriebsart I Vorwärts (MI F) Bremse 150 kann selektiv mit dem Hohlrad 134 in Eingriff gebracht werden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Betriebsart I Rückwärts (MI R) Bremse 152 verbindet den Träger 149 selektiv mit dem Getriebegehäuse 160. Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Trennkupplung 156, verbindet den zweiten Motor/Generator 182 selektiv mit dem Hohlrad 124. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse 158, verbindet das Hohlrad 124 selektiv mit dem Getriebegehäuse 160. Schließlich verbindet ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Betriebsart II Kupplung 159 das Antriebselement 17 selektiv mit dem Träger 149. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 150, 152, 156, 158 und 159 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsarten des Hybridgetriebes 114 zu unterstützen, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird.The first torque-transmitting mechanism, such as mode I forward (MI F) brake 150 can be selective with the ring gear 134 be engaged. The second torque-transmitting mechanism, such as mode I reverse (MI R) brake 152 connects the carrier 149 selectively with the gearbox 160 , The third torque-transmitting mechanism, such as a disconnect clutch 156 , connects the second motor / generator 182 selectively with the ring gear 124 , A fourth torque-transmitting mechanism, such as a brake 158 , connects the ring gear 124 selectively with the gearbox 160 , Finally, a fifth torque-transmitting mechanism, such as mode II, connects the clutch 159 the drive element 17 selectively with the carrier 149 , The torque transmission mechanisms 150 . 152 . 156 . 158 and 159 are used to select the operating modes of the hybrid transmission 114 support, as explained in more detail below.

Aus 8 der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass das Getriebe 114 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 114 empfängt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 186, die mit einem Controller oder einer ECU 188 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 186 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. Das Abtriebselement 19 des Getriebes 114 befindet sich an einer Stelle, die für einen quer angeordneten Gebrauch gut geeignet ist. Dies kann für Fahrzeuge, wie Autos mit Vorderradantrieb, oder Getriebe, die ein Verteilergetriebe für einen Allradantrieb anwenden, gelten. Somit können Anwendungen, die die Maschinen- und Getriebesysteme hinter der Vorderachse stapeln, ebenso das Getriebe 114 benutzen.Out 8th The above description will clearly show that the transmission 114 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 114 also receives power from an electrical power source 186 that with a controller or an ECU 188 connected is. The electric power source 186 can be one or more batteries. Other electrical power sources, such as fuel cells, that have the ability to provide or store and deliver electrical power may be used in lieu of batteries without altering the concepts of the present invention. The output element 19 of the transmission 114 is located at a location that is well suited for transversal use. This may apply to vehicles such as front wheel drive cars or transmissions employing a four-wheel drive transfer case. Thus, applications that stack the engine and transmission systems behind the front axle, as well as the transmission 114 to use.

Allgemeine Betriebserwägungen General operating considerations

Eine der primären Steuereinrichtungen ist eine allgemein bekannte Fahrbereichswähleinrichtung (nicht gezeigt), die eine elektronische Steuereinheit (den Controller oder die ECU 188) anweist, das Getriebe für die Bereiche Parken, Rückwärts, Neutral oder Vorwärtsfahrt zu konfigurieren. Zweite und dritte primäre Steuereinrichtungen bilden ein Gaspedal (das nicht gezeigt ist) und ein Bremspedal (das ebenfalls nicht gezeigt ist). Die Informationen, die von der ECU 188 von diesen drei primären Steuerquellen erhalten werden, werden als der ”Bedienerbefehl” bezeichnet. Die ECU 188 erhält auch Informationen von mehreren Sensoren (Antrieb sowie Abtrieb) hinsichtlich das Zustands von: den Drehmomentübertragungseinrichtungen (entweder eingerückt oder ausgerückt); dem Maschinenabtriebsdrehmoment; dem vereinigten Kapazitätsniveau der Batterie oder Batterien; und den Temperaturen von ausgewählten Fahrzeugkomponenten. Die ECU 188 stellt fest, was erforderlich ist, und betätigt dann die selektiv betriebenen Komponenten des Getriebes, oder die diesem zugeordneten Komponenten geeignet, um auf die Bedieneranforderung zu antworten.One of the primary control devices is a well-known drive range selector (not shown) that includes an electronic control unit (the controller or the ECU 188 ) to configure the transmission for the parking, reverse, neutral or forward drive areas. Second and third primary controllers form an accelerator pedal (not shown) and a brake pedal (also not shown). The information provided by the ECU 188 are obtained from these three primary control sources are referred to as the "operator command". The ECU 188 Also receives information from several sensors (drive and output) regarding the condition of: the torque transfer devices (either engaged or disengaged); the engine output torque; the combined capacity level of the battery or batteries; and the temperatures of selected vehicle components. The ECU 188 Determines what is required and then operates the selectively operated components of the transmission, or components associated therewith, to respond to the operator request.

Die Erfindung kann einfache oder zusammengesetzte Planetenradsätze verwenden. In einem einfachen Planetenradsatz ist ein einzelner Satz von Planetenrädern normal zur Drehung an einem Träger gelagert, der selbst drehbar ist.The invention may use simple or compound planetary gear sets. In a simple planetary gear set, a single set of planet gears is normally supported for rotation on a carrier which is itself rotatable.

Wenn in einem einfachen Planetenradsatz das Sonnenrad feststehend gehalten ist und Leistung auf das Hohlrad des einfachen Planetenradsatzes aufgebracht wird, rotieren die Planetenräder in Ansprechen auf die auf das Hohlrad aufgebrachte Leistung und ”laufen” in Umfangsrichtung um das feste Sonnenrad um, um eine Drehung des Trägers in der gleichen Richtung wie die Richtung, in der das Hohlrad gedreht wird, zu bewirken.In a simple planetary gear set, when the sun gear is held stationary and power is applied to the ring gear of the simple planetary gear set, the planet gears rotate in response to the power applied to the ring gear and "circumferentially" orbit around the fixed sun gear to rotate the carrier in the same direction as the direction in which the ring gear is rotated to effect.

Wenn irgendwelche zwei Elemente eines einfachen Planetenradsatzes in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl rotieren, wird das dritte Element gezwungen, sich mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung zu drehen. Wenn beispielsweise das Sonnenrad und das Hohlrad in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl rotieren, rotieren die Planetenräder nicht um ihre eigenen Achsen sondern wirken vielmehr als Keile, um die gesamte Einheit zu sperren und somit einen sogenannten direkten Antrieb zu bewirken. Das heißt der Träger rotiert mit den Sonnen- und Hohlrädern.If any two elements of a simple planetary gear set rotate in the same direction and at the same speed, the third element is forced to rotate at the same speed and in the same direction. For example, when the sun gear and the ring gear rotate in the same direction and at the same speed, the planetary gears do not rotate about their own axes but rather act as wedges to lock the entire unit and thus effect a so-called direct drive. That is, the carrier rotates with the sun and ring gears.

Wenn jedoch die beiden Hohlräder in der gleichen Richtung aber mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, kann die Richtung, in der das dritte Zahnrad rotiert, häufig einfach durch Sichtanalyse bestimmt werden, aber in vielen Situationen wird die Richtung nicht offensichtlich sein und kann nur genau bestimmt werden durch die Kenntnis der Anzahl von Zähnen, die an allen Zahnradelementen des Planetenradsatzes vorhanden ist.However, if the two ring gears rotate in the same direction but at different speeds, the direction in which the third gear rotates can often be determined simply by visual analysis, but in many situations the direction will not be obvious and can only be determined accurately the knowledge of the number of teeth that is present on all gear elements of the planetary gear set.

Jedes Mal dann, wenn der Träger daran gehindert wird, frei umzulaufen, und Leistung auf entweder das Sonnenrad oder das Hohlrad aufgebracht wird, wirken die Planetenräder als Zwischenräder. Auf diese Weise wird das angetriebene Element in der dem treibenden Element entgegengesetzten Richtung rotiert. In vielen Getriebeanordnungen wird somit, wenn der Rückwärtsfahrbereich ausgewählt ist, eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die als Bremse dient, über Reibung betätigt, um mit dem Träger in Eingriff zu gelangen und diesen dadurch an einer Drehung zu hindern, so dass Leistung, die auf das Sonnenrad aufgebracht wird, das Hohlrad in der entgegengesetzten Richtung drehen wird. Wenn somit das Hohlrad mit den Antriebsrädern eines Fahrzeuges verbunden ist, ist eine solche Anordnung in der Lage, die Drehrichtung der Antriebsräder und dadurch die Richtung des Fahrzeugs selbst umzukehren.Each time the carrier is prevented from circulating freely and power is applied to either the sun gear or the ring gear, the planet gears act as idler gears. In this way, the driven element is rotated in the direction opposite to the driving element. Thus, in many transmission arrangements, when the reverse range is selected, a torque transmitting device acting as a brake is frictionally actuated to engage the carrier and thereby prevent it from rotating so that power applied to the sun gear will turn the ring gear in the opposite direction. Thus, when the ring gear is connected to the drive wheels of a vehicle, such an arrangement is able to reverse the direction of rotation of the drive wheels and thereby the direction of the vehicle itself.

In einem einfachen Satz von Planetenrädern kann, wenn irgendwelche zwei Drehgeschwindigkeiten des Sonnenrades, des Trägers und des Hohlrades bekannt sind, dann die Drehzahl des dritten Elementes unter Verwendung einer einfachen Regel festgestellt werden. Die Drehgeschwindigkeit des Trägers ist immer proportional zu den Drehzahlen der Sonne und des Ringes, gewichtet mit deren jeweiligen Zähnezahlen. Beispielsweise kann ein Hohlrad doppelt so viel Zähne wie das Sonnenrad in dem gleichen Satz aufweisen. Die Drehzahl des Trägers ist dann die Summe von zwei Dritteln der Drehzahl des Hohlrades und einem Drittel der Drehzahl des Sonnenrades. Wenn eines dieser drei Elemente in einer entgegengesetzten Richtung rotiert, ist das arithmetische Vorzeichen für die Drehzahl, die dieses Element besitzt, bei den mathematischen Berechnungen negativ.In a simple set of planetary gears, if any two speeds of rotation of the sun gear, the carrier and the ring gear are known, then the speed of the third element can be determined using a simple rule. The speed of rotation of the carrier is always proportional to the speeds of the sun and the ring, weighted by their respective numbers of teeth. For example, a ring gear may have twice as many teeth as the sun gear in the same set. The speed of the carrier is then the sum of two thirds of the speed of the ring gear and one third of the speed of the sun gear. When one of these three elements rotates in an opposite direction, the arithmetic sign for the speed possessed by that element is negative in the mathematical calculations.

Das Drehmoment an dem Sonnenrad, dem Träger und dem Hohlrad kann auch einfach miteinander in Beziehung gebracht werden, wenn dies ohne Berücksichtigung der Massen der Zahnräder, der Beschleunigung der Zahnräder oder der Reibung innerhalb des Zahnradsatzes vorgenommen wird, die alle einen relativ geringfügigen Einfluss in einem gut konstruierten Getriebe haben. Das Drehmoment, das auf das Sonnenrad eines einfachen Planetenradsatzes aufgebracht wird, muss das Drehmoment, das auf das Hohlrad aufgebracht wird, proportional zu der Zähnezahl an diesen Zahnrädern ausgleichen. Beispielsweise muss das Drehmoment, das auf ein Hohlrad mit doppelt so viel Zähnen wie das Sonnenrad in diesem Satz aufgebracht wird, das Doppelte von dem auf das Sonnenrad aufgebrachten betragen, und muss in der gleichen Richtung aufgebracht werden. Das auf den Träger aufgebrachte Drehmoment muss die gleiche Größe und die entgegengesetzte Richtung zu der Summe aus dem Drehmoment an dem Sonnenrad und dem Drehmoment an dem Hohlrad betragen.The torque on the sun gear, the carrier, and the ring gear may also be easily related to each other, if this is done without regard to the masses of the gears, the acceleration of the gears, or the friction within the gear set, all of which have a relatively minor impact have well-designed gears. The torque applied to the sun gear of a simple planetary gearset must balance the torque applied to the ring gear in proportion to the number of teeth on those gears. For example, the torque applied to a ring gear with twice as many teeth as the sun gear in that set must be twice that applied to the sun gear, and must be applied in the same direction. The torque applied to the carrier must be the same magnitude and the opposite direction to the sum of the torque on the sun gear and the torque on the ring gear.

In einem zusammengesetzten Planetenradsatz bewirkt die Benutzung von inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern einen Austausch der Rollen von Hohlrad und Träger im Vergleich mit einem einfachen Planetenradsatz. Wenn beispielsweise das Sonnenrad feststehend gehalten wird, wird der Träger in der gleichen Richtung wie das Hohlrad rotieren, aber der Träger wird sich mit inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern schneller als das Hohlrad statt langsamer bewegen.In a compound planetary gear set, the use of inner and outer sets of planetary gears causes replacement of the ring gear and carrier rollers as compared to a simple planetary gear set. For example, if the sun gear is held stationary, the carrier will rotate in the same direction as the ring gear, but the carrier will move faster with internal and external sets of planetary gears than the ring gear rather than slower.

In einem zusammengesetzten Planetenradsatz, der kämmende innere und äußere Sätze von Planetenrädern aufweist, ist die Drehzahl des Hohlrades proportional zu den Drehzahlen des Sonnenrades und des Trägers, gewichtet mit der Zähnezahl an dem Sonnenrad bzw. der Zähnezahl, die durch die Planetenräder gefüllt wird. Beispielsweise könnte die Differenz zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad, die durch die Planetenräder gefüllt wird, genauso viel Zähne sein, wie sich an dem Sonnenrad in dem gleichen Satz befinden. In dieser Situation wäre die Drehzahl des Hohlrades die Summe aus zwei Dritteln der Drehzahl des Trägers und einem Drittel der Drehzahl der Sonne. Wenn das Sonnenrad oder der Träger in einer entgegengesetzten Richtung rotiert, ist das arithmetische Vorzeichen für diese Drehzahl bei den mathematischen Berechnungen negativ.In a compound planetary gear set having intermeshing inner and outer sets of planet gears, the speed of the ring gear is proportional to the speeds of rotation of the sun gear and the carrier weighted by the number of teeth on the sun gear and the number of teeth filled by the planet gears. For example, the difference between the ring gear and the sun gear that is being filled by the planet gears could be as many teeth as there are on the sun gear in the same set. In this situation, the speed of the ring gear would be the sum of two thirds of the speed of the carrier and one third of the speed of the sun. When the sun gear or carrier rotates in an opposite direction, the arithmetic sign for that speed is negative in the mathematical calculations.

Wenn das Sonnenrad feststehend gehalten wird, dann wird ein Träger mit inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern in der gleichen Richtung wie das rotierende Hohlrad dieses Satzes drehen. Wenn andererseits das Sonnenrad feststehend gehalten wird und das Trägerelement angetrieben wird, rollen oder ”laufen” dann Planetenräder in dem inneren Satz, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen, entlang des Sonnenrades um, wobei sie in der gleichen Richtung drehen, in der der Träger rotiert. Planetenräder in dem äußeren Satz, die mit Planetenrädern in dem inneren Satz kämmen, werden in der entgegengesetzten Richtung drehen, wodurch ein kämmendes Hohlrad in die entgegengesetzte Richtung gezwungen wird, aber nur in Bezug auf die Planetenräder, mit denen das Hohlrad kämmend in Eingriff steht. Die Planetenräder in dem äußeren Satz werden in der Richtung des Trägers entlang transportiert. Die Wirkung der Drehung der Planetenräder in dem äußeren Satz auf ihren eigenen Achsen und die größere Wirkung der Orbitalbewegung der Planetenräder in dem äußeren Satz aufgrund der Bewegung des Trägers sind kombiniert, so dass das Hohlrad in der gleichen Richtung wie der Träger aber nicht so schnell wie der Träger rotiert.If the sun gear is held stationary, then a carrier will rotate with inner and outer sets of planetary gears in the same direction as the rotating ring gear of that set. On the other hand, if the sun gear is held stationary and the support member is driven, then planetary gears in the inner set that engage the sun gear will "roll" along the sun gear, rotating in the same direction as the support rotates. Planetary gears in the outer set that mesh with planetary gears in the inner set will rotate in the opposite direction, forcing a meshing ring gear in the opposite direction, but only with respect to the planetary gears with which the ring gear is meshingly engaged. The planet gears in the outer set are transported along in the direction of the carrier. The effect of the rotation of the planet gears in the outer set on their own axes and the greater effect of the orbital motion of the planet gears in the outer set due to the movement of the carrier are combined so that the ring gear in the same direction as the carrier but not as fast as the carrier rotates.

Wenn der Träger in einem derartigen zusammengesetzten Planetenradsatz feststehend gehalten wird und das Sonnenrad gedreht wird, dann wird das Hohlrad mit weniger Drehzahl und in der gleichen Richtung wie das Sonnenrad rotieren. Wenn das Hohlrad des einfachen Planetenradsatzes feststehend gehalten wird und das Sonnenrad gedreht wird, dann wird der Träger, der einen einzigen Satz von Planetenrädern trägt, mit weniger Drehzahl und in der gleichen Richtung wie das Sonnenrad rotieren. Somit kann man leicht den Austausch der Rollen zwischen dem Träger und dem Hohlrad beobachten, der durch die Verwendung von inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern, die miteinander kämmen, im Vergleich mit der Verwendung eines einzigen Satzes von Planetenrädern in einem einfachen Planetenradsatz hervorgerufen wird.If the carrier is held stationary in such a compound planetary gearset and the sun gear is rotated, then the ring gear will rotate at less speed and in the same direction as the sun gear. If the ring gear of the simple planetary gear set is held stationary and the sun gear is rotated, then the carrier carrying a single set of planet gears will rotate at less speed and in the same direction as the sun gear. Thus, it is easy to observe the replacement of the rollers between the carrier and the ring gear caused by the use of inner and outer sets of planetary gears meshing with one another compared to the use of a single set of planet gears in a simple planetary gear set.

Die normale Wirkung eines elektrisch verstellbaren Getriebes ist, mechanische Leistung von dem Antrieb auf den Abtrieb zu übertragen. Als Teil dieser Übertragungswirkung wirkt einer von seinen beiden Motoren/Generatoren als Generator für elektrische Leistung. Der andere Motor/Generator wirkt als Motor und verwendet diese elektrische Leistung. Da die Drehzahl des Abtriebs von null bis auf eine hohe Drehzahl zunimmt, tauschen die beiden Motoren/Generatoren 180, 182 allmählich die Rollen von Generator und Motor, und können dies mehr als einmal vornehmen. Diese Austausche finden um mechanische Punkte herum statt, an denen im Wesentlichen die gesamte Leistung von dem Antrieb auf den Abtrieb mechanisch übertragen wird und keine wesentliche Leistung elektrisch übertragen wird.The normal effect of an electrically variable transmission is to transfer mechanical power from the drive to the output. As part of this transmission effect, one of its two motor / generators acts as a generator of electrical power. The other motor / generator acts as a motor and uses this electrical power. As the speed of the output increases from zero to a high speed, the two motor / generators swap 180 . 182 gradually the roles of generator and engine, and can do this more than once. These exchanges occur around mechanical points where substantially all of the power from the drive to the output is transmitted mechanically and no significant power is transmitted electrically.

In einem hybriden elektrisch verstellbaren Getriebesystem kann die Batterie 186 dem Getriebe auch Leistung zuführen, oder das Getriebe kann der Batterie Leistung zuführen. Wenn die Batterie dem Getriebe wesentlich elektrische Leistung zuführt, wie etwa zur Fahrzeugbeschleunigung, wirken dann beide Motoren/Generatoren als Motoren. Wenn das Getriebe der Batterie elektrische Leistung zuführt, wie etwa für ein regeneratives Bremsen, können beide Motoren/Generatoren als Generatoren wirken. Sehr nahe bei den mechanischen Betriebspunkten können beide Motoren/Generatoren als Generatoren mit kleinen elektrischen Ausgangsleistungen wegen der elektrischen Verluste in dem System wirken.In a hybrid electrically variable transmission system, the battery can 186 also power the transmission, or the transmission can supply power to the battery. If the battery supplies significant electrical power to the transmission, such as vehicle acceleration, then both motor / generators act as motors. When the transmission supplies electrical power to the battery, such as for regenerative braking, both motor / generators can act as generators. Very close to the mechanical operating points, both motor / generators can act as generators with small electrical output powers because of electrical losses in the system.

Im Gegensatz zu der normalen Wirkung des Getriebes kann das Getriebe tatsächlich verwendet werden, um mechanische Leistung von dem Abtrieb auf den Antrieb zu übertragen. Dies kann in einem Fahrzeug vorgenommen werden, um die Fahrzeugbremsen zu unterstützen oder das regenerative Bremsen des Fahrzeugs zu verbessern oder zu ergänzen, insbesondere auf langen Gefällen. Wenn der Leistungsfluss durch das Getriebe auf diese Weise umgekehrt wird, dann werden die Rollen der Motoren/Generatoren von jenen bei normaler Wirkung umgekehrt.In contrast to the normal action of the transmission, the transmission can actually be used to transfer mechanical power from the output to the drive. This can be done in a vehicle to assist the vehicle brakes or to improve or regenerate the regenerative braking of the vehicle supplement, especially on long slopes. When the power flow through the transmission is reversed in this way, the roles of the motor / generators are reversed from those under normal action.

Spezifische BetriebserwägungenSpecific operating considerations

Jede der hierin beschriebenen Ausführungsformen (8, 9A–B, 1116) hat viele Betriebszustände. Diese Betriebszustände werden nachstehend beschrieben und können am besten anhand von jeweilige Betriebszustandstabellen verstanden werden, die die schematischen Getriebediagramme begleiten, wie etwa die Betriebszustandstabellen der 9A, 12B und 13B.Each of the embodiments described herein ( 8th . 9A -B, 11 - 16 ) has many operating conditions. These operating conditions are described below and can best be understood by reference to respective operating state tables that accompany the schematic transmission diagrams, such as the operating state tables of FIG 9A . 12B and 13B ,

Ein erster Betriebszustand ist der ”Zustand Batterie Rückwärts”, der der Zeile Batterie Rückwärts jeder Betriebszustandstabelle entspricht. In diesem Zustand ist die Maschine aus und das Getriebeelement, das mit der Maschine verbunden ist, wird nicht von dem Maschinendrehmoment gesteuert, obwohl es ein gewisses Restdrehmoment aufgrund von Rotationsträgheit der Maschine geben kann. Das EVT wird von einem der Motoren/Generatoren unter Verwendung von Energie von der Batterie angetrieben, was bewirkt, dass sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Abhängig von der kinematischen Konfiguration kann der andere Motor/Generator in diesem Zustand rotieren oder nicht rotieren und kann Drehmoment übertragen oder nicht übertragen. Wenn er rotiert, wird er dazu verwendet, Energie zu erzeugen, die in der Batterie gespeichert wird. In der Ausführungsform von 8 ist im Zustand Batterie Rückwärts die Bremse 152 eingerückt, der Motor/Generator 180 weist ein Drehmoment von null auf, und der Motor/Generator 182 liefert ein Rückwärtsdrehmomentverhältnis durch den aktiven Zahnradsatz 140.A first operating state is the "battery backward" state, which corresponds to the battery backward line of each operating state table. In this state, the engine is off and the transmission element connected to the engine is not controlled by the engine torque, although there may be some residual torque due to rotational inertia of the engine. The EVT is powered by one of the motor / generators using energy from the battery, causing the vehicle to move in reverse. Depending on the kinematic configuration, the other motor / generator may or may not rotate in this state, and may transmit or not transmit torque. When it rotates, it is used to generate energy that is stored in the battery. In the embodiment of 8th is in the state of battery backwards the brake 152 engaged, the motor / generator 180 has zero torque, and the motor / generator 182 provides a reverse torque ratio through the active gear set 140 ,

Ein zweiter Betriebszustand ist ”Betriebsart EVT Rückwärts”. In diesem Zustand wird das EVT von der Maschine und von einem der Motoren/Generatoren angetrieben. Der andere Motor/Generator kann abhängig von dem Befehl des Controllers 188 in der Motor- oder Generatorbetriebsart arbeiten. Dieser hängt von verschiedenen Eingängen ab. Normalerweise fungiert die zweite Einheit ohne Batterieunterstützung als Generator und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem treibenden Motor. Der Nettoeffekt ist, dass das Fahrzeug rückwärts angetrieben ist, wobei eine kombinierte Leistung von sowohl der Maschine als auch den Speicherspeichersystemen verfügbar ist. Nach 8 sind in der Betriebsart EVT Rückwärts die Bremse 152 und die Kupplung 156 eingerückt, wobei 156 ausgerückt ist, Zahnradsatz 20 ist aktiv und Einheit A wirkt als Generator, Einheit B beaufschlagt den Achsantrieb 16 in einer entgegengesetzten (Rückwärts-)Richtung wie Antriebselement 17 mit Energie.A second operating state is "EVT reverse mode". In this state, the EVT is powered by the engine and one of the motor / generators. The other motor / generator may depend on the command of the controller 188 working in motor or generator mode. This depends on different inputs. Normally, the second unit acts as a generator without battery support and transfers 100% of the energy generated back to the driving motor. The net effect is that the vehicle is powered backwards, with combined power available from both the engine and the memory storage systems. To 8th are in the operating mode EVT reverse the brake 152 and the clutch 156 indented, where 156 disengaged, gear set 20 is active and unit A acts as a generator, unit B acts on the final drive 16 in an opposite (backward) direction as drive element 17 with energy.

Ein dritter Betriebszustand umfasst die ”Betriebsarten Rückwärts und Vorwärts Anfahren” (die auch als” Betriebsarten Rückwärts und Vorwärts mit hohem Drehmoment” bezeichnet werden), die den Zeilen Fest Rückwärts und Fest F1 jeder Betriebszustandstabelle entsprechen. In diesem Zustand wird das Getriebe von der Maschine und selektiv von einem oder beiden Motoren/Generatoren angetrieben. Ein auswählbarer Bruchteil der Energie kann in der Generatoreinheit erzeugt und in der Batterie gespeichert werden, wobei die verbleibende Energie auf den Motor übertragen wird. Nach 9A sind in den Rückwärts- und Vorwärtsanfahrbetriebsarten die Kupplungen 254, 256 und entweder 250 oder 252 (abhängig ob ein Vorwärts- oder Rückwärtsanfahren erwünscht ist) eingerückt.A third mode of operation includes the "reverse and forward start modes" (also referred to as "high and low torque forward modes"), which correspond to the hard reverse and fixed F1 lines of each operating mode table. In this condition, the transmission is driven by the engine and selectively by one or both of the motor / generators. A selectable fraction of the energy can be generated in the generator unit and stored in the battery, with the remaining energy being transferred to the motor. To 9A In the reverse and forward starting modes, the clutches are the clutches 254 . 256 and either 250 or 252 (depending on whether forward or reverse start is desired) indented.

Ein vierter Betriebszustand ist ”Betriebsart mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich”, der die Arbeitspunkte EVT 1.1, EVT 1.2, EVT 2.1 und EVT 2.2 umfasst, die Zeilen der Arbeitspunkttabelle entsprechen, wie jene der 9B, 12B und 13B. In dieser Betriebsart wird das EVT von dem Motor sowie von einem der Motoren/Generatoren, der als Motor arbeitet, angetrieben. Der andere Motor/Generator arbeitet als Generator und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem Motor. Die Arbeitspunkte, die durch die Betriebsarten EVT Vorwärts dargestellt werden, sind diskrete Punkte in dem Kontinuum von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, die von dem EVT bereitgestellt werden. In diesen Betriebsarten wird das Drehzahlverhältnis von Antrieb zu Abtrieb von der Drehzahlsteuerung der Einheiten A und B gesteuert und führt zu einer stufenlosen Variabilität innerhalb der Betriebsgrenzen der Motoren/Generatoren.A fourth operating state is "continuously variable transmission mode" comprising the operating points EVT 1.1, EVT 1.2, EVT 2.1 and EVT 2.2, which correspond to lines of the operating point table, such as those of 9B . 12B and 13B , In this mode of operation, the EVT is powered by the engine as well as by one of the motor / generators operating as a motor. The other motor / generator works as a generator and transmits 100% of the energy generated back to the engine. The operating points represented by the EVT forward modes are discrete points in the continuum of forward speed ratios provided by the EVT. In these modes, the speed ratio of the drive to the output is controlled by the speed control of the units A and B and leads to a stepless variability within the operating limits of the motor / generators.

Ein fünfter Betriebszustand umfasst die Zustände mit ”festem Übersetzungsverhältnis” Fest Rückwärts 1, Fest F1, Festes Schaltverhältnis, Fest F2, Fest F3, wie es in den Betriebszustandstabellen der 9A, 12B und 13B gezeigt ist. In diesen Zuständen arbeitet das Getriebe wie ein herkömmliches Automatikgetriebe, wobei drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt sind, um ein diskrete Getriebeübersetzungsverhältnis zu schaffen. Die Kuppeltabelle, die jede Figur begleitet, zeigt nur einige der Vorwärtsgänge mit festem Übersetzungsverhältnis, die verfügbar sind. Es können zusätzliche feste Übersetzungsverhältnisse vorhanden sein, sollten die Bremsen an ein Einheit A oder Einheit B aufgebracht sein. (Eine Bremse an Einheit A ist nicht gezeigt.) Nach 10 gibt es jedes Mal dann die Gelegenheit, eine Kupplung oder Bremse einzurücken, wenn sich zwei Komponentendrehzahlen schneiden oder die Null-Komponenten-Drehzahl-X-Achse kreuzen. Wenn beispielsweise Einheit A die Null-Drehzahl kreuzt, könnte eine Bremse (die nicht gezeigt ist) synchron aufgebracht werden, wobei eine Drehung der Einheit A gesperrt wird und dies zu einem festen Drehzahlverhältnis von Antrieb zu Abtrieb führt. Ein Kuppeln tritt auf, wenn zwei rotierende Elemente die gleiche Drehzahl erreichen. In 10 weisen beispielsweise Einheit A, Einheit B und die Maschine alle die gleiche Drehzahl bei einer Abtriebsdrehzahl bei 221 auf. Dies liefert die Gelegenheit, diese Elemente synchron zu kuppeln, was genau die Funktion der Kupplung 254 in 9A ist. Das Schaubild in 10 zeigt Gelegenheiten für bis zu sechs feste Vorwärts- und zweite feste Rückwärtsübersetzungsverhältnisse, die durch Schnittpunkte der Komponenten miteinander oder mit der Null-Komponenten-Drehzahl-X-Achse definiert sind. Eine Abwandlung von 8 nach 9A veranschaulicht, wie das Hinzufügen einer Kupplung 254 erfolgt ist, um Nutzen aus einem Schalten bei einer derartigen Gelegenheit zu ziehen. Die Auswahl des Betriebes in Betriebsart I und II und der Bereich innerhalb der ausgewählten Betriebsart (d. h. EVT 1.1 oder 1.2 oder 2.1 oder 2.2) wird von dem Controller 288 durchgeführt, und hängt von den verschiedenen Eingängen und Konstruktionsalgorithmen ab. Diese festen Übersetzungsverhältnisse können für einen verbesserten Wirkungsgrad, höhere Beschleunigungen oder für einen Gebrauch bei Zyklen mit hoher Durchschnittsleistung hinzugefügt werden.A fifth mode of operation includes the "fixed gear ratio" states Fixed Backward 1, Fixed F1, Fixed Ratio, Fixed F2, Fixed F3, as indicated in the operating state tables of FIG 9A . 12B and 13B is shown. In these states, the transmission operates like a conventional automatic transmission with three torque transmitting devices engaged to provide a discrete transmission ratio. The dome table that accompanies each figure shows only some of the forward gear ratio forward gears that are available. There may be additional fixed gear ratios if the brakes are applied to a unit A or unit B. (A brake on unit A is not shown.) After 10 There is then the opportunity to engage a clutch or brake each time two component speeds intersect or cross the zero component speed X axis. For example, if unit A crosses the zero speed, a brake (not shown) could be applied synchronously, disabling and turning off unit A rotation a fixed speed ratio of drive to output leads. Clutching occurs when two rotating elements reach the same speed. In 10 For example, unit A, unit B, and the engine all contribute the same speed at an output speed 221 on. This provides the opportunity to synchronously couple these elements, which is exactly the function of the clutch 254 in 9A is. The diagram in 10 Figure 4 shows opportunities for up to six fixed forward and second fixed reverse gear ratios defined by intersections of the components with each other or with the zero component speed x-axis. A variation of 8th to 9A illustrates how to add a clutch 254 is done to take advantage of switching on such an occasion. The selection of operation in modes I and II and the range within the selected mode (ie, EVT 1.1 or 1.2 or 2.1 or 2.2) is performed by the controller 288 and depends on the various inputs and design algorithms. These fixed gear ratios can be added for improved efficiency, higher accelerations, or for use with high average power cycles.

Das Getriebe 14 ist in der Lage, in sogenannten Einzel- oder Doppelbetriebsarten zu arbeiten. In einer Einzelbetriebsart bleibt die eingerückte Drehmomentübertragungseinrichtung für das vollständige Kontinuum von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen (die durch die diskreten Punkte: EVT 1.1, EVT 1.2 dargestellt sind) die gleiche. In der Doppelbetriebsart wird die eingerückte Drehmomentübertragungseinrichtung bei irgendeinem Zwischendrehzahlverhältnis (z. B. EVT 2.1 in 12B) umgeschaltet. Abhängig von der mechanischen Konfiguration hat diese Änderung in der Einrückung der Drehmomentübertragungseinrichtung Vorteile bei der Verringerung von Elementdrehzahl in dem Getriebe, wobei der Wirkungsgrad verbessert und die elektrische Belastung vermindert werden.The gear 14 is able to work in so-called single or dual modes. In a single mode, the engaged torque transfer device remains the same for the full continuum of forward speed ratios (represented by the discrete points: EVT 1.1, EVT 1.2). In the dual mode, the engaged torque transmitting device will be at some intermediate speed ratio (eg, EVT 2.1 in 12B ) switched. Depending on the mechanical configuration, this change in engagement of the torque transmitting device has advantages in reducing element speed in the transmission, thereby improving efficiency and reducing electrical stress.

Mit den hierin offenbarten schematischen Ausführungsformen ist es möglich, die Schlupfdrehzahlen der Kupplungselemente derart zu synchronisieren, dass Schaltvorgänge mit minimaler Drehmomentstörung erzielbar sind (sogenannte ”kalte” Schaltvorgänge). Beispielsweise weisen die Getriebe der 9A, 12A und 13A kalte Schaltvorgänge zwischen den Bereichen 1.2 und 2.1 auf. In 10 schneidet die Drehzahl des Trägers 249 die Maschinendrehzahl bei einer Abtriebsdrehzahl bei 223. Unter dieser Bedingung kann ein Kuppelmechanismus synchron eingerückt werden. Dieser Mechanismus, MII Kupplung 259 von 9, hat keinen Energieverlust und somit keinen Temperaturanstieg, was zu dem Ausdruck ”kalter” Schaltvorgang führt.With the schematic embodiments disclosed herein, it is possible to synchronize the slip speeds of the clutch elements such that shifting events with minimal torque disturbance are achievable (so-called "cold" shifts). For example, the transmission of the 9A . 12A and 13A cold switching between the areas 1.2 and 2.1 on. In 10 cuts the speed of the carrier 249 the engine speed at an output speed at 223 , Under this condition, a coupling mechanism can be engaged synchronously. This mechanism, MII coupling 259 from 9 , has no energy loss and thus no temperature rise, which leads to the expression "cold" switching process.

Wieder mit Bezug auf 8 können die Zahnradzähneverhältnisse der Planetenradsätze 120, 130 und 140 des Getriebes 114 von 8 wie gewünscht verändert werden, um die angestrebten Drehzahlverhältnisse zu erhalten. Das Getriebe 114 kann abgewandelt werden, um mindestens sechs Vorwärtsdrehzahlverhältnisse sowie zwei feste Rückwärtsübersetzungsverhältnisse, ein elektrisch verstellbares Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnis und ein Batterie-Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnis zu erhalten. Beispielsweise unter der Annahme, dass das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 120 (d. h. NR1/SR1) 1,612 beträgt, der NR2/SR2-Wert des Planetenradsatzes 130 2,194 beträgt und der NR3/SR3-Wert des Planetenradsatzes 140 3,16 beträgt, kann dann ein elektrisch verstellbares Rückwärtsübersetzungsverhältnis, das zu einem Rückwärtsdrehmomentvervielfachungsverhältnis von –3,160, das durch die Knoten 30 und 40 definiert ist, angetrieben wird, erhalten werden, indem die Kupplungen 152 und 156 eingerückt werden. Gleichermaßen kann ein im Wesentlichen identisches elektrisch verstellbares Vorwärtsdrehzahlverhältnis, das zu einem Drehmomentverhältnis von 3,1944, das durch die Knoten 30 und 40 definiert ist, angetrieben wird, erhalten wird, indem die Kupplungen 150 und 156 eingerückt werden. Das erste elektrisch verstellbare Drehzahlverhältnis wird in Betriebsart I erhalten und ist eine erste variable Anfahrbetriebsart mit Eingangsverzweigung. Die Kupplung 259 kann gleichzeitig eingerückt werden, wie Kupplung 250 ausgerückt wird, um eine Betriebsart II mit Verbundverzweigung mit höheren Drehzahlen und höheren Wirkungsgraden zu erhalten. Wenn Kupplung 158 eingerückt und Kupplung 156 ausgerückt ist, ist die Einheit A verfügbar, um die Maschine unabhängig davon zu starten, dass durch die Einheit B ein Antrieb durchgeführt wird. Wenn zusätzlich die Kupplungen 156, 158 und 159 eingerückt sind, wird ein mechanisch fester Normalfahrbetriebszustand mit hohem Wirkungsgrad erzielt. Die Betriebsart Batterie Rückwärts, der Maschinenstartzustand unter Verwendung der Leistung von Einheit A sowie ein elektrisches Batterie-Vorwärtsdrehzahlverhältnis, das durch Einheit B mit Energie beaufschlagt wird, sind verfügbar, wenn die Kupplung 156 von der Einheit B ausgerückt ist. Ein genaueres Beispiel der Vielfalt von Drehzahlverhältnissen, die mit Ausführungsformen der Erfindung verfügbar sind, ist in den Wahrheitstabellen der 9B, 12B und 13B, die mit den jeweiligen Getrieben der 9A, 12A und 13A in Beziehung stehen, angegeben. Fachleute werden leicht die Vielfalt von Übersetzungsverhältnissen, die mit anderen Ausführungsformen erzielbar sind, wie etwa jene von 8, auf der Basis der Beschreibung der Ausführungsformen der 9A, 12A und 13A verstehen.Again with respect to 8th can the gear teeth ratios of the planetary gear sets 120 . 130 and 140 of the transmission 114 from 8th be changed as desired to obtain the desired speed ratios. The gear 114 may be modified to obtain at least six forward speed ratios as well as two fixed reverse gear ratios, an electrically variable forward and reverse gear ratio, and a battery forward and reverse speed ratio. For example, assuming that the teeth ratio of the planetary gear set 120 (ie, N R1 / S R1 ) is 1.612, the N R2 / S R2 value of the planetary gear set 130 Is 2.194 and the N R3 / S R3 value of the planetary gear set 140 3.16, then an electrically variable backward gear ratio corresponding to a backward torque multiplier ratio of -3.160 may be obtained by the nodes 30 and 40 is defined, driven, obtained by the clutches 152 and 156 be indented. Similarly, a substantially identical forward variable speed electrically variable ratio, to a torque ratio of 3.1944, may be provided by the nodes 30 and 40 is defined, driven, is obtained by the clutches 150 and 156 be indented. The first electrically variable speed ratio is obtained in mode I and is a first input-split variable start-up mode. The coupling 259 can be engaged simultaneously, such as clutch 250 is disengaged to obtain a compound split mode II with higher speeds and higher efficiencies. When coupling 158 engaged and clutch 156 is disengaged, the unit A is available to start the engine regardless of the unit B being driven. If in addition the couplings 156 . 158 and 159 are engaged, a mechanically fixed normal driving condition is achieved with high efficiency. The reverse battery mode, the engine startup state using the power of unit A, and a battery forward electrical speed ratio energized by unit B are available when the clutch is engaged 156 is disengaged from the unit B. A more specific example of the variety of speed ratios that are available with embodiments of the invention is in the truth tables of 9B . 12B and 13B associated with the respective gears of the 9A . 12A and 13A are related. Those skilled in the art will readily appreciate the variety of gear ratios achievable with other embodiments, such as those of 8th on the basis of the description of the embodiments of 9A . 12A and 13A understand.

Zweite schematische Ausführungsform Second schematic embodiment

In 9A ist eine zweite vollständige schematische bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 210, der ein Getriebe 214 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 114 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 220, 230 und 240. Der Planetenradsatz 220 wendet ein Hohlrad 224 an, das ein Sonnenrad 222 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 226 umfasst einen Träger 229, der die Vielzahl von Planetenrädern 227 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 227 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 224 als auch dem Sonnenrad 222 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 229 befestigt.In 9A is a second complete schematic preferred embodiment of a powertrain 210 that a gear 214 has shown. The gear 114 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 220 . 230 and 240 , The planetary gear set 220 applies a ring gear 224 that's a sun gear 222 surrounds. A planet carrier arrangement 226 includes a carrier 229 who has the variety of planet wheels 227 rotatably supports, so that each planetary gear 227 meshing with both the ring gear 224 as well as the sun wheel 222 engaged. The drive element 17 is on the carrier 229 attached.

Der Planetenradsatz 230 weist ein Hohlrad 234 auf, das ein Sonnenrad 232 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 237 ist drehbar an einem Träger 239 einer Planetenträgeranordnung 236 montiert, so dass jedes Planetenrad 237 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 234 als auch dem Sonnenrad 232 in Eingriff steht.The planetary gear set 230 has a ring gear 234 on, that is a sun wheel 232 surrounds. The variety of planet wheels 237 is rotatable on a support 239 a planet carrier arrangement 236 mounted so that every planetary gear 237 simultaneously and meshing with both the ring gear 234 as well as the sun wheel 232 engaged.

Der Planetenradsatz 240 weist auch ein Hohlrad 244 auf, das ein Sonnenrad 242 umgibt. Eine Vielzahl von Planetenrädern 247 ist drehbar an einem Träger 249 einer Planetenträgeranordnung 246 montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 244 als auch dem Sonnenrad 242 in Eingriff steht.The planetary gear set 240 also has a ring gear 244 on, that is a sun wheel 242 surrounds. A variety of planetary gears 247 is rotatable on a support 249 a planet carrier arrangement 246 mounted so that each at the same time and meshing with both the ring gear 244 as well as the sun wheel 242 engaged.

Ein Verbindungselement 270 verbindet ständig die Sonnenräder 232 und 242. Zusätzlich verbindet ein Verbindungselement 272 die Planetenträgeranordnung 236 ständig mit dem Hohlrad 244.A connecting element 270 constantly connects the sun gears 232 and 242 , In addition, a connecting element connects 272 the planet carrier arrangement 236 constantly with the ring gear 244 ,

Das Getriebe 214 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 280 bzw. 282, die Statoren aufweisen, die an dem Getriebegehäuse 260 befestigt sind. Ein Rotor der Einheit A ist an dem Sonnenrad 222 befestigt. Der Rotor von Einheit B ist an dem Sonnenrad 232 und dadurch an dem Sonnenrad 242 über das Verbindungselement 270 befestigt. Ein Parkbremsenmechanismus 290 ist in der Position relativ zu dem Abtriebselement 19 gezeigt.The gear 214 Also includes a first and a second motor / generator 280 respectively. 282 having stators attached to the transmission housing 260 are attached. A rotor of unit A is on the sun gear 222 attached. The rotor of unit B is on the sun gear 232 and thereby on the sun gear 242 over the connecting element 270 attached. A parking brake mechanism 290 is in the position relative to the output element 19 shown.

Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Vorwärtsbetriebsartbremse MI F 250, kann selektiv mit dem Hohlrad 234 in Eingriff gebracht werden, um das Hohlrad 234 an dem Getriebegehäuse 260 festzulegen. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Rückwärtsbremse MI R 252, verbindet die Planetenträgeranordnung 246 selektiv mit dem Getriebegehäuse 260. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus 254 verbindet den Rotor der Einheit A selektiv mit dem Träger 229 sowie mit der Maschine 12. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus 256 verbindet den Rotor der Einheit B selektiv mit dem Hohlrad 224. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus 258, wie eine Bremse, verbindet das Hohlrad 224 selektiv mit dem Getriebegehäuse 260. Schließlich verbindet ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung 259, die Maschine 12 selektiv mit dem Träger 249. Die Kupplung 259 wird als die Betriebsart II Kupplung bezeichnet.The first torque transmitting mechanism, such as the forward mode brake MI F 250 , can be selective with the ring gear 234 be engaged to the ring gear 234 on the gearbox 260 set. A second torque transmitting mechanism, such as the reverse brake MI R 252 , connects the planet carrier arrangement 246 selectively with the gearbox 260 , A third torque transmitting mechanism 254 connects the rotor of the unit A selectively with the carrier 229 as well as with the machine 12 , A fourth torque-transmitting mechanism 256 connects the rotor of the unit B selectively with the ring gear 224 , A fifth torque-transmitting mechanism 258 , like a brake, connects the ring gear 224 selectively with the gearbox 260 , Finally, a sixth torque-transmitting mechanism, such as a clutch, connects 259 , the machine 12 selectively with the carrier 249 , The coupling 259 is referred to as the mode II clutch.

Aus 9A ist ersichtlich, dass das Getriebe 214 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 214 erhält auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 286, die mit einem Controller 288 verbunden ist. Mit der Einrückung der Kupplung 254 (die gleich wie die Sperrkupplung 54, die oben in Bezug auf 1 beschrieben wurde, funktioniert) wird der Planetenradsatz 220 gesperrt, wenn der Motor/Generator 280 mit sowohl dem Sonnenrad 222 als auch dem Träger 229 verbunden ist. Fachleute werden leicht verstehen, dass das Sperren des Planetenradsatzes 220 die Drehung der Motoren/Generatoren 280, 282 und der Maschine 12 sperrt, um zuzulassen, dass alle drei Quellen als Antriebsquellen für ein optimales Beschleunigungsverhalten, einen hohen Wirkungsgrad bei konstanter niedriger Geschwindigkeit, oder ein stärkeres regeneratives Bremsen fungieren. Bei eingerückter Kupplung 254 sind das Drehmoment der Maschine und die Drehmomente der Einheiten unabhängig und werden so gesteuert, wie es in dem Controller 288 einprogrammiert ist.Out 9A it can be seen that the gearbox 214 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 214 also gets power from an electrical power source 286 that with a controller 288 connected is. With the engagement of the clutch 254 (the same as the lockup clutch 54 in relation to the above 1 described) works the planetary gear set 220 locked when the motor / generator 280 with both the sun gear 222 as well as the carrier 229 connected is. Professionals will easily understand that locking the planetary gear set 220 the rotation of the motor / generators 280 . 282 and the machine 12 locks to allow all three sources to act as sources of drive for optimal acceleration performance, high efficiency at constant low speed, or stronger regenerative braking. With engaged clutch 254 The torque of the machine and the torques of the units are independent and controlled as it is in the controller 288 is programmed.

Der Einrückplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen von 9A ist in der Betriebsarttabelle und in der Tabelle für Betriebsarten mit festen Verhältnissen von 9B gezeigt. 9B liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der folgenden Zahnradzähnezahlen verfügbar sind: 49 für Sonnenrad 222, 15 für Planetenrad 227, 79 für Hohlrad 224, 36 für Sonnenrad 232, 19 für Planetenrad 237, 25 für Hohlrad 242, 27 für Planetenräder 247 und 79 für jedes der Hohlräder 234, 244. Die Übersetzungsverhältnisstufen, die unter Verwendung des Beispiels von angegebenen Zähnezahlen erzielt werden, können berechnet werden, indem das Vorwärtsübersetzungsverhältnis durch ein anderes nachfolgendes Vorwärtsübersetzungsverhältnis dividiert wird. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen der ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsbetriebsart EVT 1.1 und der zweiten elektrisch verstellbaren Betriebsart EVT 1.2 1,99.The engagement plan for the torque transmission mechanisms of 9A is in the operating mode table and in the table for fixed-ratio operating modes 9B shown. 9B also provides an example of torque ratios available using the following gear tooth numbers: 49 for sun gear 222 . 15 for planetary gear 227 . 79 for ring gear 224 . 36 for sun gear 232 . 19 for planetary gear 237 . 25 for ring gear 242 . 27 for planetary gears 247 and 79 for each of the ring gears 234 . 244 , The gear ratio steps achieved using the example of indicated numbers of teeth can be calculated by dividing the forward gear ratio by another subsequent forward gear ratio. For example, the step ratio between the first electrically variable forward mode EVT 1.1 and the second electrically variable mode EVT 1.2 is 1.99.

In der Wahrheitstabelle von 9B sind zahlreiche Vorwärts- und Rückwärtszustände als ”maschinenverbundene” Zustände gruppiert und können aufgrund der Einrückung der Kupplung 256 so beschrieben werden.In the truth table of 9B For example, many forward and reverse states are grouped as "machine connected" states and may be due to engagement of the clutch 256 be described as such.

Wenn die Kupplung 256 verbunden ist, kann Leistung von der Maschine 12 zur Abtriebswelle 19 fließen. 9B zeigt auch ”maschinengetrennte” Zustände, die Verhältnisse umfassen, die erreichbar sind, wenn Kupplung 256 ausgerückt ist, so dass keine Leistung von der Maschine 12 zu der Abtriebswelle 19 fließt. When the clutch 256 can be connected, power from the machine 12 to the output shaft 19 flow. 9B also shows "machine separated" conditions that include ratios that are achievable when coupling 256 is disengaged, so no power from the machine 12 to the output shaft 19 flows.

Die Wahrheitstabelle von 9B gibt an, dass ein identisches Rückwärtsdrehzahlverhältnis von –3,160 auf drei unterschiedliche Weisen erreicht werden kann: über ein festes Verhältnis, ein elektrisch verstellbares Verhältnis (für gegebene Antriebsdrehzahlen) oder ein maschinengetrenntes Übersetzungsverhältnis ”Batterie Rückwärts”. Das feste Rückwärtsübersetzungsverhältnis wird durch die Einrückung der Kupplungen 254 und 256 sowie der Bremse 252 erzielt. Mit der Einrückung der Kupplung 254 wird der Zahnradsatz 220 inaktiv, da der Motor/Generator 280 mit sowohl dem Sonnenrad 222 als auch dem Träger 229 verbunden ist. Bei einer Abtriebsdrehzahl von null beträgt die Drehzahl der Einheit B null (wie in dem repräsentativen Drehzahldiagramm von 10 angeführt ist). Somit fließt das Maschinendrehmoment durch den dritten Zahnradsatz 240, um ein festes Rückwärtsübersetzungsverhältnis von –3,160 zu erzielen.The truth table of 9B indicates that an identical reverse speed ratio of -3.160 can be achieved in three different ways: via a fixed ratio, an electrically variable ratio (for given drive speeds), or a "reverse battery" gear ratio. The fixed reverse gear ratio is determined by the engagement of the clutches 254 and 256 as well as the brake 252 achieved. With the engagement of the clutch 254 becomes the gear set 220 inactive, because the motor / generator 280 with both the sun gear 222 as well as the carrier 229 connected is. At a zero output speed, the speed of unit B is zero (as in the representative speed diagram of FIG 10 is stated). Thus, the engine torque flows through the third gear set 240 to achieve a fixed backward gear ratio of -3.160.

Das elektrisch verstellbare Rückwärtsübersetzungsverhältnis (EVT Rückwärts) wird mit der Einrückung der MI R Bremse 252 und der Kupplung 256 erreicht. Dies lässt zu, dass zusätzliches Drehmoment von der Maschine 12 und der Einheit B das Sonnenrad 242 mit Energie beaufschlagt. Das Planetenrad 247 wird durch die Bremse 252 feststehend gehalten, und das Abtriebsverhältnis wird an dem Hohlrad 244 bereitgestellt.The electrically adjustable reverse gear ratio (EVT reverse) becomes with the engagement of the MI R brake 252 and the clutch 256 reached. This allows for extra torque from the machine 12 and the unit B the sun gear 242 energized. The planet wheel 247 gets through the brake 252 held stationary, and the output ratio is at the ring gear 244 provided.

Das Übersetzungsverhältnis Batterie Rückwärts von –3,160 wird durch Einrücken der Kupplung 252 erreicht. Da die Kupplung 256 nicht eingerückt ist, ist die Maschine 12 getrennt, und das Rückwärtsabtriebsverhältnis wird durch Leistung von dem Motor/Generator 282 (Einheit B) erreicht, die durch den aktiven Zahnradsatz 240 zu dem Abtriebselement 19 fließt.The gear ratio battery backward of -3.160 is achieved by engaging the clutch 252 reached. Because the clutch 256 is not engaged, is the machine 12 disconnected, and the reverse output ratio is determined by power from the motor / generator 282 (Unit B) reached by the active gear set 240 to the output element 19 flows.

Es ist anzumerken, dass das Getriebe 214 von 9A auch gleiche Vorwärtsanfahrverhältnisse von 3,194 in einer elektrisch verstellbaren EVT-Betriebsart 1.1 (bei diskreten gegebenen Antriebsdrehzahlen) in einem festen Vorwärtsübersetzungsverhältnis FI und in einem elektrischen Verhältnis, das durch Einheit B mit Energie beaufschlagt wird, erreicht. Diese Übersetzungsverhältnisse werden durch Einrückung von verschiedenen Kupplungen erzielt, wie es in 9B gezeigt ist. Die Vorwärtsübersetzungsverhältnisse EVT 1.1, Fest FI und Einheit B Vorwärts sind den Übersetzungsverhältnissen Fest Rückwärts, EVT Rückwärts (bei den gleichen diskreten gegebenen Antriebsdrehzahlen wie das EVT 1.1 Verhältnis) und Batterie-Rückwärtsübersetzungsverhältnissen im Wesentlichen äquivalent. Somit erzielt das Getriebe 214 von 9A eine Betriebsart Vorwärtsanfahren mit Eingangsverzweigung mit einem im Wesentlichen äquivalenten Übersetzungsverhältnis bei irgendwelchen gegebenen Antriebsdrehzahlen wie eine EVT-Rückwärtsbetriebsart mit im Wesentlichen äquivalenten festen Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnissen und mit im Wesentlichen äquivalenten maschinengetrennten Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnissen.It should be noted that the transmission 214 from 9A Also, the same forward starting ratios of 3.194 in an electrically variable EVT mode 1.1 (at discrete given input speeds) in a fixed forward ratio FI and in an electrical ratio energized by unit B are achieved. These ratios are achieved by engagement of different clutches, as in 9B is shown. The forward gear ratios EVT 1.1, fixed FI and unit B forward are substantially equivalent to the gear ratios fixed reverse, EVT reverse (at the same discrete given input speeds as the EVT 1.1 ratio) and battery backward gear ratios. Thus achieved the transmission 214 from 9A an input-split forward feed mode having a substantially equivalent gear ratio at any given input speed, such as an EVT reverse mode having substantially equivalent fixed forward and reverse gear ratios, and having substantially equivalent machine separated forward and reverse gear ratios.

10 ist eine graphische Darstellung der Drehzahlen von verschiedenen Getriebekomponenten in Bezug auf die Drehzahl der Abtriebswelle bei einem beispielhaften Betrieb des Getriebes 214. In den 9A und 10 ist die Drehzahl der Maschine 12 (und der Antriebswelle 17) durch Linie 213 gezeigt, die Drehzahl des Motors/Generators 280 ist durch Link 211 gezeigt, die Drehzahl des Motors/Generators 282 ist durch Linie 215 gezeigt, und die Drehzahl des Trägers 249 ist durch Linie 218 gezeigt. In einem ersten Vorwärtsbereich oder einer ersten Vorwärtsbetriebsart 231 des EVT-Betriebes, d. h. vor der Abtriebswellendrehzahl 221, sind die Kupplungen 250 und 256 eingerückt. Der Zahnradsatz 220 arbeitet in einer Differenzialbetriebsart, und der Zahnradsatz 230 arbeitet in einer Drehmomentvervielfachungsbetriebsart. Die Antriebswellendrehzahl 213, und entsprechend die Drehzahl der Maschine, ist im gesamten Betrieb des Getriebes im Wesentlichen konstant, um die Beschreibung zu vereinfachen. Der Controller 288 bewirkt, dass die Drehzahl des ersten Motors/Generators 280 bei etwa 8000 U/min startet und mit zunehmender Abtriebswellendrehzahl abnimmt. Gleichzeitig startet die Drehzahl des Elektromotors 282 bei null und nimmt mit zunehmender Abtriebswellendrehzahl zu. Die Drehzahl des Trägers 249 steigt proportional zur Abtriebswellendrehzahl an. Wie es aus dem Schaubild von 10 deutlich wird, sind die Motor/Generator-Drehzahlen in der Vorwärtsbetriebsart 231 und der Rückwärtsbetriebsart 243 gleich (obwohl in der Richtung entgegengesetzt), wie dies durch Einrücken von entweder der Kupplung 250 (für Vorwärts) bzw. Kupplung 252 (für Rückwärts), während Kupplung 256 eingerückt bleibt, ausgewählt wird. 10 FIG. 12 is a graphical representation of the rotational speeds of various transmission components with respect to the rotational speed of the output shaft in an exemplary operation of the transmission. FIG 214 , In the 9A and 10 is the speed of the machine 12 (and the drive shaft 17 ) by line 213 shown the speed of the motor / generator 280 is by link 211 shown the speed of the motor / generator 282 is by line 215 shown, and the speed of the carrier 249 is by line 218 shown. In a first forward range or a first forward mode 231 the EVT operation, ie before the output shaft speed 221 , are the clutches 250 and 256 indented. The gear set 220 works in a differential mode, and the gear set 230 operates in a torque multiplication mode. The drive shaft speed 213 , and accordingly the speed of the engine, is substantially constant throughout the operation of the transmission to simplify the description. The controller 288 causes the speed of the first motor / generator 280 starts at about 8000 rpm and decreases with increasing output shaft speed. At the same time the speed of the electric motor starts 282 at zero and increases as the output shaft speed increases. The speed of the carrier 249 increases in proportion to the output shaft speed. As it is from the graph of 10 becomes clear, the motor / generator speeds are in the forward mode 231 and the reverse mode 243 equal (though opposite in direction), as by engaging either the clutch 250 (forwards) or clutch 252 (for reverse) while clutch 256 remains indented, is selected.

Bei der Abtriebswellendrehzahl 221 überholt die Drehzahl des Motors/Generators 282 (Einheit B) die der Maschine 12, wobei die Drehzahl des Motors/Generators 280 (Einheit A) unter die der Maschine 12 fällt. Die Drehzahlbereiche, die durch 231 und 233 angegeben sind, bilden gemeinsam einen Betriebsbereich Betriebsart I Vorwärts. Bei einer Abtriebsdrehzahl in der Nähe von 1500 U/min beträgt die Drehzahl des Motors/Generators 280 null. Sei der Abtriebswellendrehzahl 223 wird das Getriebe von dem ersten EVT-Bereich oder Betriebsart I (der die Drehzahlbereiche 231, 233 einschließt) in einen zweiten EVT-Bereich oder Betriebsart II 235, 241 geschaltet. An solchen Punkten sind die Drehzahlen der Maschine 12 und des Trägers 249 aufgrund der Einrückung der Kupplungen 250 und 256 im Wesentlichen gleich, so dass die Kupplung 259 im Wesentlichen ohne resultierende Drehmomentstörung eingerückt wird (und Kupplung 250 ausgerückt wird), um von der ersten elektrisch verstellbaren Betriebsart (Betriebsart I) in die zweite elektrisch verstellbare Betriebsart (Betriebsart II) zu schalten. In Betriebsart II fährt die Drehzahl des Motors/Generators 280 fort, mit zunehmender Abtriebswellendrehzahl zuzunehmen, und die Drehzahl des Motors/Generators 280 nimmt mit zunehmender Abtriebswellendrehzahl ab.At the output shaft speed 221 overhauls the speed of the motor / generator 282 (Unit B) that of the machine 12 , where the speed of the motor / generator 280 (Unit A) below that of the machine 12 falls. The speed ranges caused by 231 and 233 are together form an operating range mode I forward. At an output speed near 1500 rpm, the speed of the motor / generator is 280 zero. Be the output shaft speed 223 will the transmission of the first EVT range or mode I (the speed ranges 231 . 233 includes) into a second EVT area or mode II 235 . 241 connected. At such points are the speeds of the machine 12 and the vehicle 249 due to the engagement of the couplings 250 and 256 essentially the same, so the clutch 259 essentially engaged without resulting torque disturbance (and clutch 250 is disengaged) to switch from the first electrically variable mode (mode I) to the second electrically variable mode (mode II). In operating mode II, the speed of the motor / generator is running 280 continues to increase with increasing output shaft speed, and the speed of the motor / generator 280 decreases with increasing output shaft speed.

Das Getriebe 214 zeichnet sich auch durch einen Bereich Betriebsart I Rückwärts 243 aus. Bei einer Abtriebsdrehzahl von null können die Kupplungen 252 und 256 eingerückt werden. Das Übersetzungsverhältnis der aktiven Planetenradsätze 220 und 240 ist derart, dass durch den Planetenradsatz 240 ein negatives Übersetzungsverhältnis erreicht wird, das nahezu gleich dem ist, das durch den Planetenradsatz 230 in der Vorwärtsbetriebsart erreicht wird. Somit kann der EVT-Weg genau so betrieben werden, wie in dem Bereich Betriebsart I Vorwärts, wodurch ein gleicher Rückwärtsbereich bereitgestellt wird. Ein mechanisches (festes) Rückwärtsübersetzungsverhältnis, das gleich dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 240 ist, wird durch Einrücken der Kupplungen 252, 254 und 256 erreicht. Die Auswahl einer elektrisch verstellbaren Betriebsart oder einer Betriebsart mit fester Verhältnis wird wieder durch den Controller 288 bestimmt.The gear 214 is also characterized by an area operating mode I reverse 243 out. At a zero output speed, the clutches can 252 and 256 be indented. The gear ratio of the active planetary gear sets 220 and 240 is such that through the planetary gear 240 a negative gear ratio is achieved which is almost equal to that provided by the planetary gear set 230 is reached in the forward mode. Thus, the EVT path can be operated exactly as in the mode I forward, providing an equal reverse range. A mechanical (fixed) reverse gear ratio equal to the ring gear / sun gear tooth ratio of the planetary gear set 240 is by engaging the clutches 252 . 254 and 256 reached. The selection of an electrically adjustable mode or a fixed ratio mode is again by the controller 288 certainly.

Dritte schematische AusführungsformThird schematic embodiment

In 11 ist eine dritte vollständige schematische bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 310, der ein Getriebe 314 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 314 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 320, 330 und 340. Der Planetenradsatz 320 wendet ein Hohlrad 324 an, das ein Sonnenrad 322 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 326 umfasst einen Träger 329, der die Vielzahl von Planetenrädern 327 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 327 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 324 als auch dem Sonnenrad 322 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 329 befestigt.In 11 is a third complete schematic preferred embodiment of a powertrain 310 that a gear 314 has shown. The gear 314 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 320 . 330 and 340 , The planetary gear set 320 applies a ring gear 324 that's a sun gear 322 surrounds. A planet carrier arrangement 326 includes a carrier 329 who has the variety of planet wheels 327 rotatably supports, so that each planetary gear 327 meshing with both the ring gear 324 as well as the sun wheel 322 engaged. The drive element 17 is on the carrier 329 attached.

Der Planetenradsatz 330 weist ein Hohlrad 334 auf, das ein Sonnenrad 332 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 337 ist an einem Träger 339 einer Planetenträgeranordnung 336 drehbar montiert, so dass jedes Planetenrad 337 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 334 als auch dem Sonnenrad 332 in Eingriff steht.The planetary gear set 330 has a ring gear 334 on, that is a sun wheel 332 surrounds. The variety of planet wheels 337 is on a carrier 339 a planet carrier arrangement 336 rotatably mounted so that each planetary gear 337 simultaneously and meshing with both the ring gear 334 as well as the sun wheel 332 engaged.

Der Planetenradsatz 340 weist auch ein Hohlrad 344 auf, das ein Sonnenrad 342 umgibt. Eine Vielzahl von Planetenrädern 347 ist drehbar an einem Träger 349 einer Planetenträgeranordnung 346 montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 344 als auch dem Sonnenrad 342 ein Eingriff steht.The planetary gear set 340 also has a ring gear 344 on, that is a sun wheel 342 surrounds. A variety of planetary gears 347 is rotatable on a support 349 a planet carrier arrangement 346 mounted so that each at the same time and meshing with both the ring gear 344 as well as the sun wheel 342 an intervention is.

Ein Verbindungselement 370 verbindet ständig die Hohlräder 334 und 344. Zusätzlich verbindet ein Verbindungselement 372 das Hohlrad 324 ständig mit dem Sonnenrad 342. Der Träger 339 ist an dem Getriebegehäuse 360 festgelegt.A connecting element 370 constantly connects the ring gears 334 and 344 , In addition, a connecting element connects 372 the ring gear 324 constantly with the sun wheel 342 , The carrier 339 is on the gearbox 360 established.

Das Getriebe 314 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 380 (Einheit A) bzw. 382 (Einheit B). Der Rotor von Einheit A ist an dem Sonnenrad 322 befestigt. Der Rotor von Einheit B ist an dem Hohlrad 324 und dadurch an dem Sonnenrad 342 durch das Verbindungselement 372 befestigt. Ein Parkbremsenmechanismus 390 ist in einer Position relativ zu dem Abtriebselement 19 gezeigt.The gear 314 Also includes a first and a second motor / generator 380 (Unit A) or 382 (Unit B). The rotor of unit A is on the sun gear 322 attached. The rotor of unit B is on the ring gear 324 and thereby on the sun gear 342 through the connecting element 372 attached. A parking brake mechanism 390 is in a position relative to the output element 19 shown.

Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Vorwärts-Betriebsart I Kupplung MI F 350, kann selektiv mit dem Sonnenrad 332 in Eingriff gebracht werden, um das Sonnenrad 332 mit dem Hohlrad 334 und dem Sonnenrad 342 zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Rückwärts-Bremse MI R 352, verbindet selektiv die Träger 339 und 349. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Kupplung 359, verbindet selektiv die Maschine 12 mit dem Planetenträger 349. Die Kupplung 359 wird als Betriebsart II Kupplung bezeichnet und stellt eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart Vorwärtsantrieb her.A first torque transmitting mechanism, such as forward mode I clutch MI F 350 , can be selective with the sun gear 332 be engaged to the sun gear 332 with the ring gear 334 and the sun wheel 342 connect to. A second torque transmitting mechanism, such as reverse brake MI R 352 , selectively connects the carriers 339 and 349 , A third torque-transmitting mechanism, such as clutch 359 , selectively connects the machine 12 with the planet carrier 349 , The coupling 359 is referred to as mode II clutch and establishes a second electrically adjustable forward drive mode.

Aus 11 ist ersichtlich, dass das Getriebe 314 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 314 empfängt auch selektiv Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 386, die mit einem Controller 388 verbunden ist. Optionale Drehmomentübertragungsmechanismen können für einen Maschinenstart durch Einheit A, wie auch Sperrmechanismus (um Einheit A, Einheit B und die Maschine 12 für eine verbesserte Beschleunigung miteinander zu verriegeln) und für eine Trennung zwischen den Einheiten A und B, wie es oben mit Bezug auf das Knotendiagramm von 1 und die schematischen Ausführungsformen der 8 und 9A beschrieben wurde, hinzugefügt werden.Out 11 it can be seen that the gearbox 314 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 314 Also selectively receives power from an electrical power source 386 that with a controller 388 connected is. Optional torque-transmitting mechanisms may be used for a machine start by unit A, as well as lock mechanism (around unit A, unit B and the machine 12 for a better acceleration) and for a separation between the units A and B, as described above with reference to the node diagram of 1 and the schematic embodiments of 8th and 9A has been described.

Vierte schematische AusführungsformFourth schematic embodiment

In 12A ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 410, der ein Getriebe 414 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 414 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 420, 430 und 440. Der Planetenradsatz 420 wendet ein Hohlrad 424 an, das ein Sonnenrad 422 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 426 umfasst einen Träger 429, der eine Vielzahl von Planetenrädern 427 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 427 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 424 als auch dem Sonnenrad 422 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 429 befestigt.In 12A is a fourth preferred embodiment of a powertrain 410 that a gear 414 has shown. The gear 414 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 420 . 430 and 440 , The planetary gear set 420 applies a ring gear 424 that's a sun gear 422 surrounds. A planet carrier arrangement 426 includes a carrier 429 that has a variety of planetary gears 427 rotatably supports, so that each planetary gear 427 meshing with both the ring gear 424 as well as the sun wheel 422 engaged. The drive element 17 is on the carrier 429 attached.

Die Planetenradsätze 430 und 440 sind ”zusammengesetzt” über ständig verbundene Planetenräder 437, 447 von jedem entsprechenden Zahnradsatz und teilen sich einen gemeinsamen Träger. Der Planetenradsatz 430 weist auch ein Sonnenrad 432 auf, das kämmend mit jedem Planetenrad 437 in Eingriff steht. Der Planetenradsatz 440 weist auch ein Hohlrad 444 auf, das ein Sonnenrad 442 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 447 ist an einem Träger 449 von Planetenträgeranordnung 446 drehbar montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 444 als auch dem Sonnenrad 442 in Eingriff steht. Diese Art von zusammengesetztem Planetengetriebe 430, 440 ist Fachleuten auf dem Gebiet als Ravigneaux-Zahnradsatz bekannt. Der zusammengesetzte Zahnradsatz 430, 440 stellt einen ausreichenden ”Freiheitsgrad” bereit, um ein synchrones Schalten von der Vorwärts-Betriebsart I Bremse 450 zu der Rückwärts MI R Bremse 452 zu ermöglichen, wie es nachstehend in Bezug auf die Wahrheitstabelle von 12B beschrieben wird.The planetary gear sets 430 and 440 are "composed" of constantly connected planet gears 437 . 447 from each corresponding gear set and share a common carrier. The planetary gear set 430 also has a sun wheel 432 on, meshing with each planetary gear 437 engaged. The planetary gear set 440 also has a ring gear 444 on, that is a sun wheel 442 surrounds. The variety of planet wheels 447 is on a carrier 449 of planet carrier arrangement 446 rotatably mounted, so that each at the same time and meshing with both the ring gear 444 as well as the sun wheel 442 engaged. This type of compound planetary gear 430 . 440 is known to those skilled in the art as Ravigneaux gear set. The composite gear set 430 . 440 provides a sufficient "degree of freedom" to synchronously switch from forward mode I brake 450 to the reverse MI R brake 452 as described below in relation to the truth table of 12B is described.

Das Getriebe 414 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 480 bzw. 482, die jeweils als Einheit A und Einheit B bezeichnet sein können. Der Rotor von Einheit A 480 ist an dem Sonnenrad 422 befestigt. Der Rotor von Einheit B 482 ist an dem Sonnenrad 442 über Verbindungselement 471 befestigt. Der Planetenradsatz 420 ist (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit dem Planetenträger 429) derart konstruiert, dass das Verbindungselement 471 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Abtriebselement 19 ist an dem Hohlrad 444 befestigt. Der Parkbremsenmechanismus 490 ist in einer gewünschten Position relativ zu dem Abtriebselement 19 gezeigt.The gear 414 Also includes a first and a second motor / generator 480 respectively. 482 , which may be designated as unit A and unit B, respectively. The rotor of unit A 480 is on the sun wheel 422 attached. The rotor of unit B 482 is on the sun wheel 442 via connecting element 471 attached. The planetary gear set 420 is (about gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the planet carrier 429 ) constructed such that the connecting element 471 in the same direction as the machine 12 rotates. The output element 19 is on the ring gear 444 attached. The parking brake mechanism 490 is in a desired position relative to the output member 19 shown.

Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Betriebsart I Vorwärts (MI F) Bremse 450, verbindet das Sonnenrad 432 selektiv mit dem Getriebegehäuse 460. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Betriebsart I Rückwärts (MI R) Bremse 452, verbindet den Träger 449 selektiv mit dem Getriebegehäuse 460. Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Trennkupplung 456, verbindet den zweiten Motor/Generator 482 selektiv mit dem Hohlrad 424. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse 458, verbindet das Hohlrad 424 selektiv mit dem Getriebegehäuse 460. Schließlich verbindet ein fünfer Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Betriebsart II Kupplung 459, das Antriebselement 17 selektiv mit dem Träger 449, Die Drehmomentübertragungsmechanismen 450, 452, 456, 458 und 459 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsarten des Hybridgetriebes 414 zu unterstützen, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird.The first torque-transmitting mechanism, such as Mode I Forward (MI F) brake 450 , connects the sun gear 432 selectively with the gearbox 460 , The second torque-transmitting mechanism, such as mode I reverse (MI R) brake 452 , connects the carrier 449 selectively with the gearbox 460 , The third torque-transmitting mechanism, like the disconnect clutch 456 , connects the second motor / generator 482 selectively with the ring gear 424 , A fourth torque-transmitting mechanism, such as a brake 458 , connects the ring gear 424 selectively with the gearbox 460 , Finally, a five-way torque transmitting mechanism, such as Type II operating clutch, connects 459 , the drive element 17 selectively with the carrier 449 , The torque-transmitting mechanisms 450 . 452 . 456 . 458 and 459 are used to select the operating modes of the hybrid transmission 414 support, as explained in more detail below.

Aus 12A und der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass das Getriebe 414 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 414 empfängt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 486, die mit einem Controller oder einer ECU 488 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 486 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.Out 12A and from the foregoing description it can be seen that the transmission 414 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 414 also receives power from an electrical power source 486 that with a controller or an ECU 488 connected is. The electric power source 486 can be one or more batteries. Other electrical power sources, such as fuel cells, that have the ability to provide or store and deliver electrical power may be used in lieu of batteries without altering the concepts of the present invention.

Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Eingriffsplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Betriebsarttabelle und der Tabelle für Betriebsarten mit festem Übersetzungsverhältnis der 12B gezeigt. 12B liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der folgenden Zahnradzähnezahlen verfügbar sind: 49 für Sonnenrad 422, 15 für Planetenrad 427, 79 für Hohlrad 424, 25 für jedes der Hohlräder 432, 442, 27 für jedes der Planetenräder 437, 438 und 79 für Hohlrad 444. Die Übersetzungsverhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähnezahlen erzielt werden, können auch berechnet werden, indem ein Vorwärtsübersetzungsverhältnis durch ein anderes nachfolgendes Vorwärtsübersetzungsverhältnis dividiert wird. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen der ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsbetriebsart 1.1 und der zweiten elektrisch verstellbaren Betriebsart 1.2 1,620.As stated above, the engagement schedule for the torque-transmitting mechanisms in the mode table and the fixed-gear-ratio operating table is FIG 12B shown. 12B also provides an example of torque ratios available using the following gear tooth numbers: 49 for sun gear 422 . 15 for planetary gear 427 . 79 for ring gear 424 . 25 for each of the ring gears 432 . 442 . 27 for each of the planet gears 437 . 438 and 79 for ring gear 444 , The gear ratios achieved using the example of teeth numbers given can also be calculated by dividing a forward gear ratio by another subsequent forward gear ratio. For example, the step ratio between the first forward electrically-variable mode 1.1 and the second electrically-variable mode 1.2 is 1.620.

In der Wahrheitstabelle von 12B sind zahlreiche Vorwärts- und Rückwärtszustände als ”maschinenverbundene” Zustände gruppiert und können aufgrund der Einrückung der Kupplung 456 so beschrieben werden. Wenn die Kupplung 456 verbunden ist, kann Leistung von der Maschine 12 zu der Abtriebswelle 19 fließen. 12B zeigt auch ”maschinengetrennte” Zustände, die Übersetzungsverhältnisse sind, die erzielt werden können, wenn die Kupplung 456 ausgerückt ist, so dass keine Leistung von der Maschine 12 zu der Abtriebswelle 19 fließt.In the truth table of 12B For example, many forward and reverse states are grouped as "machine connected" states and may be due to engagement of the clutch 456 be described as such. When the clutch 456 can be connected, power from the machine 12 to the output shaft 19 flow. 12B also shows "machine separated" conditions, which are gear ratios that can be achieved when the clutch is engaged 456 is disengaged, so no power from the machine 12 to the output shaft 19 flows.

Die Wahrheitstabelle von 12B gibt an, dass ein identisches Rückwärtsdrehzahlverhältnis von –3,160 auf drei unterschiedliche Weisen erreicht werden kann: über ein festes Übersetzungsverhältnis, ein elektrisch verstellbares Übersetzungsverhältnis (für gegebene Antriebsdrehzahlen) oder ein maschinengetrenntes Übersetzungsverhältnis ”Batterie Rückwärts”.The truth table of 12B indicates that an identical reverse speed ratio of -3.160 can be achieved in three different ways: over a fixed one Gear ratio, an electrically variable gear ratio (for given drive speeds) or a machine-separated gear ratio "battery reverse".

Das Übersetzungsverhältnis Batterie Rückwärts wird erzielt, wenn die Kupplung 456 nicht eingerückt ist, so dass die Maschine 12 getrennt ist, während die Kupplung 452 eingerückt ist, was zulässt, dass die Einheit B 382 das Abtriebselement 19 im Rückwärtsbetrieb über Planetenradsatz 440 mit Energie beaufschlagt.The transmission ratio battery backwards is achieved when the clutch 456 not engaged, so the machine 12 is disconnected while the clutch 452 is indented, which allows the unit B 382 the output element 19 in reverse operation via planetary gear set 440 energized.

Die Betriebsart I EVT 1.1, die durch ein Drehzahlverhältnis von 2,926 angetrieben wird (d. h. ein Drehzahlverhältnis von 2,926 wird bei gegebenen Antriebsdrehzahlen für Einheit A 480, Einheit B 482 und Maschine 12 erzielt) wird durch Einrückung der Kupplungen 450 und 456 erreicht. Das EVT 1.1-Drehzahlverhältnis von 2,926 ist ein Verhältnis mit Eingangsverzweigung, da Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch den aktiven Planetenradsatz 420 fließt. Durch Einrücken der Kupplung 454, um die Einheit A mit dem Planetenträger 427 zu verbinden und dadurch den Planetenradsatz 420 zu sperren, treiben die Einheiten A und B und die Maschine 12 das Getriebe mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis an, das an den kombinieren Planetenradsätzen 430 und 440 bereitgestellt wird. Das elektrisch verstellbare Vorwärtsübersetzungsverhältnis EVT 1.2 wird erreicht, indem die Kupplungen 450, 456 eingerückt werden, wenn die Drehzahl der Einheit A null beträgt, an welchem die Punkt das Drehzahlverhältnis von Maschine zu Abtrieb 1,806 beträgt. An diesem Punkt würde das Vorsehen einer Bremse (die in dem Diagramm nicht enthalten ist) an Einheit A ein synchrones Schalten zu einem festen Übersetzungsverhältnis von 1,806 zulassen. Das Übersetzungsverhältnis, das mit Schalten Betriebsart I–Betriebsart II gekennzeichnet ist, ist ein Schaltpunkt, wenn sowohl die Kupplung 450 als auch die Kupplung 459 eingerückt sind. An diesem Punkt ist die Drehzahl des Trägers 449 gleich der Drehzahl der Maschine, was ein synchrones Schalten zulässt. Wenn beide Kupplungen eingerückt sind, wird an diesem Punkt ein festes Übersetzungsverhältnis erreicht, wenn jedoch die Kupplung 450 ausgerückt und 459 eingerückt ist, wird eine elektrisch verstellbare Betriebsart II erreicht. Ein weiteres Erhöhen der Abtriebsdrehzahl verringert die Drehzahl der Einheit A in Betriebsart II nach dem Schalten.The mode I EVT 1.1, which is driven by a speed ratio of 2.926 (ie, a speed ratio of 2.926 is given at drive input speeds for unit A 480 , Unit B 482 and machine 12 achieved) is by engagement of the couplings 450 and 456 reached. The EVT 1.1 speed ratio of 2.926 is an input split ratio because of torque from the drive shaft 17 through the active planetary gear set 420 flows. By engaging the clutch 454 to the unit A with the planet carrier 427 to connect and thereby the planetary gear set 420 To block, drive the units A and B and the machine 12 the transmission with a low gear ratio, the at the combined planetary gear sets 430 and 440 provided. The electrically adjustable forward ratio EVT 1.2 is achieved by the clutches 450 . 456 are engaged when the speed of the unit A is zero, at which point the speed ratio of the engine to the output is 1.806. At this point, the provision of a brake (not included in the diagram) on unit A would allow a synchronous shift to a fixed gear ratio of 1.806. The gear ratio, which is characterized by switching mode I mode II, is a switching point when both the clutch 450 as well as the clutch 459 are indented. At this point is the speed of the carrier 449 equal to the speed of the machine, which allows a synchronous switching. When both clutches are engaged, a fixed gear ratio is achieved at this point, but if the clutch 450 disengaged and 459 is engaged, an electrically adjustable mode II is achieved. Further increasing the output speed reduces the speed of unit A in mode II after shifting.

Die Betriebsart II EVT 2.1 wird mit der Einrückung der Kupplungen 459 und 456 erreicht, wenn die Drehzahl der Einheit A gleich null ist, und führt zu einem Getriebedrehzahlverhältnis der Maschine 12 zu dem Abtriebselement 19 von 1,244. Wenn eine Bremse der Einheit A bei diesem Schema hinzugefügt wird, würde wieder eine synchrone Einrückung dieser Bremse zu einem festen Übersetzungsverhältnis führen. Es muss klar gemacht werden, dass die Punkte Drehzahlverhältnisse von der Maschine zu dem Abtrieb sind, jedoch ist das Abtriebsdrehmoment abhängig von dem Drehmoment der Maschine, der Einheit A und der Einheit B. Mit der Einrückung der Kupplung 454 zusätzlich zu den Kupplungen 459 und 456 kann, falls es erwünscht ist, ein festes direktes Übersetzungsverhältnis von 1,00 (das als Fest F2 bezeichnet wird) erreicht werden. Der Planetenradsatz 420 ist gesperrt, wenn die Drehzahl von Einheit A an sowohl dem Sonnenrad 422 als auch dem Träger 429 vorgesehen ist. Die Maschinendrehzahl wird effektiv an sowohl dem Hohlrad 442 als auch dem Träger 449 bereitgestellt. Dementsprechend beträgt das erzielte Drehzahlverhältnis von Maschine zur Abtrieb 1,00. Mit der Einrückung von nur den Kupplungen 459 und 456 wird, wenn die Drehzahl von Einheit B gleich null ist, das Drehzahlverhältnis in der elektrisch verstellbaren Betriebsart II EVT 2.2 von 0,76 erreicht. Wie unter den anderen Bedingungen erlaubt das Hinzufügen einer Bremse an Einheit B, das Vorsehen eines festen Übersetzungsverhältnisses von Antrieb zu Abtrieb. In dem Fall des Schemas in 12A wird durch Einrückung der Bremse 458 ein festes F3 Drehzahlverhältnis von 0,76 bereitgestellt. Das Schema hat dann das Potenzial, entweder in einer vollständig elektrisch verstellbaren Betriebsart oder in bis zu sechs festen Vorwärts- und zwei festen Rückwärtsbereichen zu sein. Die logische oder betriebliche Auswahl beruht auf Bedieneranforderungen, Systemzuständen und einer programmierten Logik, um Emissionen, Kraftstoffwirtschaftlichkeit oder das Leistungsvermögen zu verbessern.The operating mode II EVT 2.1 is with the engagement of the clutches 459 and 456 reached when the rotational speed of the unit A is equal to zero, and leads to a transmission speed ratio of the machine 12 to the output element 19 from 1,244. If a unit A brake is added in this scheme, synchronous engagement of that brake would again result in a fixed gear ratio. It must be made clear that the points are speed ratios from the engine to the output, but the output torque is dependent on the torque of the engine, the unit A and the unit B. With the engagement of the clutch 454 in addition to the couplings 459 and 456 If desired, a fixed direct ratio of 1.00 (referred to as fixed F2) may be achieved. The planetary gear set 420 is disabled when the speed of unit A at both the sun gear 422 as well as the carrier 429 is provided. The engine speed becomes effective at both the ring gear 442 as well as the carrier 449 provided. Accordingly, the achieved speed ratio of engine to output is 1.00. With the indentation of only the clutches 459 and 456 when the speed of unit B is zero, the speed ratio in the electrically variable mode II EVT 2.2 of 0.76 is reached. As with the other conditions, adding a brake to unit B allows for the provision of a fixed drive-to-output ratio. In the case of the schema in 12A is by engaging the brake 458 a fixed F3 speed ratio of 0.76 is provided. The scheme then has the potential to be either in a fully electrically adjustable mode or in up to six fixed forward and two fixed reverse ranges. The logical or operational choice is based on operator requirements, system conditions, and programmed logic to improve emissions, fuel economy, or performance.

Fünfte schematische AusführungsformFifth schematic embodiment

In 13A ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 510, der ein Getriebe 514 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 514 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 520, 530 und 540. Der Planetenradsatz 520 wendet ein Hohlrad 524 an, das ein Sonnenrad 522 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 526 umfasst einen Planetenträger 529, der eine Vielzahl von Planetenrädern 527 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 527 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 524 als auch dem Sonnenrad 522 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 529 befestigt.In 13A is a fifth preferred embodiment of a powertrain 510 that a gear 514 has shown. The gear 514 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 520 . 530 and 540 , The planetary gear set 520 applies a ring gear 524 that's a sun gear 522 surrounds. A planet carrier arrangement 526 includes a planet carrier 529 that has a variety of planetary gears 527 rotatably supports, so that each planetary gear 527 meshing with both the ring gear 524 as well as the sun wheel 522 engaged. The drive element 17 is on the carrier 529 attached.

Die Planetenradsätze 530 und 540 sind über ständig verbundene Planetenräder 537, 547 von jedem entsprechenden Zahnradsatz ”zusammengesetzt”. Der Planetenradsatz 530 weist auch ein Sonnenrad 532 auf, das kämmend mit jedem Planetenrad 537 in Eingriff steht. Der Planetenradsatz 540 weist auch ein Hohlrad 544 auf, das ein Sonnenrad 542 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 547 ist an einem Träger 549 der Planetenträgeranordnung 546 drehbar montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 544 als auch dem Sonnenrad 542 in Eingriff steht und ist eine gemeinsame Trägervorrichtung von beiden Planetensätzen. Diese Art von zusammengesetzten Planetengetrieben 530, 540 ist Fachleuten auf dem Gebiet als Ravigneaux-Zahnradsatz bekannt. Der zusammengesetzte Zahnradsatz 530, 540 bietet einen ausreichenden Freiheitsgrad, um ein synchrones Schalten von der Vorwärts Betriebsart I Bremse 550 zu der Rückwärts MI R Bremse 552 zu ermöglichen, wie es nachstehend mit Bezug auf die Wahrheitstabelle von 13B beschrieben ist.The planetary gear sets 530 and 540 are about constantly connected planet gears 537 . 547 from each corresponding gear set "assembled". The planetary gear set 530 also has a sun wheel 532 on, meshing with each planetary gear 537 engaged. The planetary gear set 540 also has a ring gear 544 on, that is a sun wheel 542 surrounds. The variety of planet wheels 547 is on a carrier 549 of the Planet carrier assembly 546 rotatably mounted, so that each at the same time and meshing with both the ring gear 544 as well as the sun wheel 542 engages and is a common carrier device of both planetary gear sets. This kind of compound planetary gears 530 . 540 is known to those skilled in the art as Ravigneaux gear set. The composite gear set 530 . 540 provides a sufficient degree of freedom to synchronous switching from forward mode I brake 550 to the reverse MI R brake 552 as described below with reference to the truth table of 13B is described.

Das Getriebe 514 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 580 bzw. 582, die jeweils als Einheit A und Einheit B bezeichnet sein können. Der Rotor von Einheit A 580 ist an dem Sonnenrad 522 befestigt. Der Rotor von Einheit B 582 ist an dem Sonnenrad 542 über Verbindungselement 571 befestigt. Der Planetenradsatz 520 ist (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit dem Planetenträger 529) derart konstruiert, dass das Verbindungselement 571 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Antriebselement 19 ist an dem Hohlrad 544 befestigt. Ein Parkbremsenmechanismus 590 ist in einer gewünschten Position relativ zu dem Abtriebselement 19 gezeigt.The gear 514 Also includes a first and a second motor / generator 580 respectively. 582 , which may be designated as unit A and unit B, respectively. The rotor of unit A 580 is on the sun wheel 522 attached. The rotor of unit B 582 is on the sun wheel 542 via connecting element 571 attached. The planetary gear set 520 is (about gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the planet carrier 529 ) constructed such that the connecting element 571 in the same direction as the machine 12 rotates. The drive element 19 is on the ring gear 544 attached. A parking brake mechanism 590 is in a desired position relative to the output member 19 shown.

Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Betriebsart I Vorwärts (MI F) Bremse 550, verbindet das Sonnenrad 532 selektiv mit dem Getriebegehäuse 560. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, wie die Betriebsart I Rückwärts (MI R) Bremse 552, verbindet das Planetenrad 547 selektiv mit dem Getriebegehäuse 560. Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Trennkupplung 556, verbindet den zweiten Motor/Generator 582 selektiv mit dem Hohlrad 524. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Bremse 558, verbindet das Hohlrad 524 selektiv mit dem Getriebegehäuse 560. Schließlich verbindet ein fünfer Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Betriebsart II Kupplung 559, das Antriebselement 17 selektiv mit dem Träger 549. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 550, 552, 556, 558 und 559 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebszustände des Hybridgetriebes 514 zu unterstützen, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird.The first torque-transmitting mechanism, such as Mode I Forward (MI F) brake 550 , connects the sun gear 532 selectively with the gearbox 560 , The second torque-transmitting mechanism, such as mode I reverse (MI R) brake 552 , connects the planetary gear 547 selectively with the gearbox 560 , The third torque-transmitting mechanism, like disconnect clutch 556 , connects the second motor / generator 582 selectively with the ring gear 524 , A fourth torque-transmitting mechanism, such as brake 558 , connects the ring gear 524 selectively with the gearbox 560 , Finally, a five-way torque transmitting mechanism, such as Type II operating clutch, connects 559 , the drive element 17 selectively with the carrier 549 , The torque transmission mechanisms 550 . 552 . 556 . 558 and 559 are used to select the operating states of the hybrid transmission 514 support, as explained in more detail below.

Es ist aus 13A ersichtlich, dass das Getriebe 514 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 514 empfängt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 586, die mit einem Controller 588 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 586 kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie Brennstoffzellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, können anstelle der Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die ECU 588 ist programmiert, um sicherzustellen, dass die Einheit B 582 in einer Richtung rotiert, so dass Drehmoment von Einheit B 582 dem Drehmoment von der Maschine an dem Verbindungselement 571 hinzugefügt wird.It is off 13A you can see that the transmission 514 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 514 also receives power from an electrical power source 586 that with a controller 588 connected is. The electric power source 586 can be one or more batteries. Other electrical power sources, such as fuel cells, that have the ability to provide or store and deliver electrical power may be used in place of the batteries without altering the concepts of the present invention. The ECU 588 is programmed to ensure that unit B 582 rotated in one direction, so that torque from unit B 582 the torque from the machine on the connecting element 571 will be added.

Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Eingriffsplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Betriebszustandstabelle und der Tabelle für Betriebsarten mit festem Übersetzungsverhältnis von 13B gezeigt. 13B liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der folgenden Zahnradzähnezahlen verfügbar sind: 49 für Sonnenrad 522, 15 für Planetenrad 527, 79 für Hohlrad 524, 25 für jedes der Hohlräder 532, 542, 27 für jedes der Planetenräder 537, 547 und 79 für Hohlrad 544. Die Übersetzungsverhältnisstufen, die erzielt werden, wenn die angegebenen Beispielzähneverhältnisse benutzt werden, können berechnet werden, indem ein Vorwärtsübersetzungsverhältnis durch ein anderes nachfolgendes Vorwärtsübersetzungsverhältnis dividiert wird. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsbereich (Betriebsart I EVT 1.1) und dem zweiten elektrisch verstellbaren Bereich (Betriebsart I EVT 1.2) 1,618.As stated above, the engagement schedule for the torque-transmitting mechanisms is in the operating state table and the fixed gear ratio operating modes of FIG 13B shown. 13B also provides an example of torque ratios available using the following gear tooth numbers: 49 for sun gear 522 . 15 for planetary gear 527 . 79 for ring gear 524 . 25 for each of the ring gears 532 . 542 . 27 for each of the planet gears 537 . 547 and 79 for ring gear 544 , The gear ratio levels achieved when using the given example tooth ratios can be calculated by dividing a forward gear ratio by another subsequent forward gear ratio. For example, the step ratio between the first electrically adjustable forward range (mode I EVT 1.1) and the second electrically adjustable range (mode I EVT 1.2) is 1.618.

In der Wahrheitstabelle von 13B sind zahlreiche Vorwärts- und Rückwärtszustände als ”maschinenverbundene” Zustände gruppiert und können aufgrund der Einrückung der Kupplung 556 so beschrieben werden. Wenn die Kupplung 556 verbunden ist, kann Leistung zumindest zum Teil von der Maschine 12 zu der Abtriebswelle 19 fließen. 13B zeigt auch ”maschinengetrennte” Zustande, die Übersetzungsverhältnisse sind, die erreichbar sind, wenn die Kupplung 556 ausgerückt ist, so dass keine Leistung von der Maschine 12 zu der Abtriebswelle 19 fließt.In the truth table of 13B For example, many forward and reverse states are grouped as "machine connected" states and may be due to engagement of the clutch 556 be described as such. When the clutch 556 Power may be at least partly due to the machine 12 to the output shaft 19 flow. 13B also shows "machine separated" states which are gear ratios that are achievable when the clutch is engaged 556 is disengaged, so no power from the machine 12 to the output shaft 19 flows.

Die Wahrheitstabelle von 13B gibt an, dass das Rückwärtsdrehzahlverhältnis von –3,160 der Planetenträgeranordnung 546 auf drei unterschiedliche Weisen benutzt werden kann: über ein festes Übersetzungsverhältnis, ein elektrisch verstellbares Übersetzungsverhältnis oder ein maschinengetrenntes Übersetzungsverhältnis ”Batterie Rückwärts”, wie es Fachleute auf dem Gebiet auf der Basis der obigen Beschreibung in Bezug auf 12B verstehen werden. Das gleiche gilt bei Vorwärts, wobei ein positives Verhältnis von 3,19 der Planetenträgeranordnung 546 in einem elektrisch verstellbaren, maschinengetrennten oder Übersetzungsverhältnis ”Batterie Vorwärts” verwendet werden kann. Wie bei den früheren Beschreibungen stellen einige Verhältnisse, die in diesem Schaubild gezeigt sind, das Drehzahlverhältnis von Antrieb zu Abtrieb des Getriebes unter Bedingungen dar, unter denen die Drehzahlen der Einheiten null betragen oder die Komponentendrehzahlen gleich sind, was die Option für Brems- oder Kuppelvorrichtungen zulässt. Diese Übersetzungsverhältnisse beschreiben auch die Kuppel- oder Motorereignisse, wenn die Abtriebsdrehzahl zunimmt.The truth table of 13B indicates that the reverse speed ratio of -3.160 of the planet carrier assembly 546 can be used in three different ways: via a fixed gear ratio, an electrically variable gear ratio, or a "battery reverse" gear ratio, as will be appreciated by those skilled in the art based on the above description 12B to understand. The same applies to forward, with a positive ratio of 3.19 of the planet carrier arrangement 546 in an electrically adjustable, machine-separated or transmission ratio "battery forward" can be used. As in the earlier descriptions, some ratios shown in this graph represent the input-to-output ratio of the transmission under conditions where the unit rotational speeds are zero or the component speeds are the same, allowing for the option for brake or coupling devices. These gear ratios also describe the clutch or engine events as the output speed increases.

Sechste schematische AusführungsformSixth schematic embodiment

In 14 ist eine sechste bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 610, der ein Getriebe 614 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 614 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 620, 630 und 640. Der Planetenradsatz 620 wendet ein Hohlrad 624 an, das ein Sonnenrad 622 umgibt. Ein Träger 629 einer Planetenträgeranordnung 626 lagert eine Vielzahl von Planetenrädern 627 drehbar, so dass jedes Planetenrad 627 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 624 als auch dem Sonnenrad 622 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 ist an dem Träger 629 befestigt.In 14 is a sixth preferred embodiment of a powertrain 610 that a gear 614 has shown. The gear 614 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 620 . 630 and 640 , The planetary gear set 620 applies a ring gear 624 that's a sun gear 622 surrounds. A carrier 629 a planet carrier arrangement 626 stores a variety of planetary gears 627 rotatable so that each planetary gear 627 meshing with both the ring gear 624 as well as the sun wheel 622 engaged. The drive element 17 is on the carrier 629 attached.

Der Planetenradsatz 630 weist ein Hohlrad 634 auf, das ein Sonnenrad 632 umgibt. Planetenräder 637, die an einem Träger 639 einer Planetenträgeranordnung 636 drehbar gelagert sind, stehen kämmend mit dem Hohlrad 634 und dem Sonnenrad 632 in Eingriff.The planetary gear set 630 has a ring gear 634 on, that is a sun wheel 632 surrounds. planetary gears 637 attached to a carrier 639 a planet carrier arrangement 636 are rotatably mounted, mesh with the ring gear 634 and the sun wheel 632 engaged.

Der Planetenradsatz 640 weist auch ein Hohlrad 644 auf, das ein Sonnenrad 642 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 647 ist drehbar an einem Träger 649 montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 642 als auch mit einer Vielzahl von Planetenrädern 648 in Eingriff steht. Die Planetenräder 648 stehen kämmend mit den Planetenrädern 647 und dem Hohlrad 644 in Eingriff.The planetary gear set 640 also has a ring gear 644 on, that is a sun wheel 642 surrounds. The variety of planet wheels 647 is rotatable on a support 649 mounted so that each at the same time and meshing with both the ring gear 642 as well as with a variety of planetary gears 648 engaged. The planet wheels 648 stand combing with the planet wheels 647 and the ring gear 644 engaged.

Die Motor/Generator 682 ist an dem Sonnenrad 632 befestigt. Ein Verbindungselement 670 verbindet das Sonnenrad 632 ständig mit dem Sonnenrad 642. Ein Verbindungselement 672 verbindet das Hohlrad 634 ständig mit dem Träger 649.The engine / generator 682 is on the sun wheel 632 attached. A connecting element 670 connects the sun wheel 632 constantly with the sun wheel 642 , A connecting element 672 connects the ring gear 634 constantly with the carrier 649 ,

Das Getriebe 614 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 680 bzw. 682. Die Motoren/Generatoren 680, 682 werden auch als Einheit A und Einheit B bezeichnet und arbeiten, wie es in Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben wurde, ähnlich wie die Einheit A und die Einheit B 80, 82. Die Einheit A 680 ist an dem Sonnenrad 622 befestigt. Die Einheit B 682 ist an dem Sonnenrad 632 über Verbindungselement 671 und auch mit dem Sonnenrad 642 über Verbindungselement 670 befestigt. Der Planetenradsatz 620 ist (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit der Planetenträgeranordnung 626) derart konstruiert, dass das Verbindungselement 671 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Abtriebselement 19 ist an dem Träger 636 befestigt.The gear 614 Also includes a first and a second motor / generator 680 respectively. 682 , The motor / generators 680 . 682 are also referred to as Unit A and Unit B and work as it is in relation to the 1 to 7 similar to unit A and unit B. 80 . 82 , The unit A 680 is on the sun wheel 622 attached. The unit B 682 is on the sun wheel 632 via connecting element 671 and also with the sun wheel 642 via connecting element 670 attached. The planetary gear set 620 is (about gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the planet carrier arrangement 626 ) constructed such that the connecting element 671 in the same direction as the machine 12 rotates. The output element 19 is on the carrier 636 attached.

Die Betriebsart I Vorwärts MI F Bremse 650 verbindet das Hohlrad 634 selektiv mit dem Getriebegehäuse 660. Die Trennkupplung 656 bringt den Motor 682 selektiv mit dem Hohlrad 624 in Eingriff. Die Bremse 658 verbindet das Hohlrad 624 selektiv mit dem Getriebegehäuse 660. Die Betriebsart II Kupplung 659 verbindet die Maschine 12 selektiv mit dem Hohlrad 644. Die Kupplungen und Bremsen 650, 652, 656, 658, 659 werden selektiv in gleicher Reihenfolge eingerückt, wie gleich nummerierte Kupplungen, die in den Wahrheitstabellen der 98, 12B und 13B gezeigt sind, um verschiedene Drehzahlverhältnisse bereitzustellen, wie etwa ein gleiches elektrisch verstellbares Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnis mit Eingangsverzweigung.Mode I Forward MI F Brake 650 connects the ring gear 634 selectively with the gearbox 660 , The separating clutch 656 brings the engine 682 selectively with the ring gear 624 engaged. The brake 658 connects the ring gear 624 selectively with the gearbox 660 , The operating mode II clutch 659 connects the machine 12 selectively with the ring gear 644 , The clutches and brakes 650 . 652 . 656 . 658 . 659 are selectively indented in the same order as identically numbered couplings that are listed in the truth tables of the 98 . 12B and 13B are shown to provide various speed ratios, such as an equal input and forward electrically variable forward and reverse ratio.

Beispielsweise wird ein elektrisch verstellbares Rückwärtsübersetzungsverhältnis (EVT Rückwärts) (für gegebene Antriebsdrehzahlen) mit der Einrückung der MI R Bremse 652 und der Kupplung 656 erzielt. Die lässt zu, dass die Einheit B das Sonnenrad 642 mit Energie beaufschlagt, wobei die Maschine 12 dem Hohlrad 644 Leistung liefert, und das Abtriebsverhältnis an dem Träger 639 vorgesehen ist.For example, an electrically variable reverse gear ratio (EVT reverse) (for given drive speeds) will become the engagement of the MI R brake 652 and the clutch 656 achieved. This allows the unit B to be the sun gear 642 energized, the machine 12 the ring gear 644 Power supplies, and the output ratio of the carrier 639 is provided.

Siebte schematische AusführungsformSeventh schematic embodiment

In 15 ist eine siebte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 710, der ein Getriebe 714 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 714 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 720, 730 und 740. Der Planetenradsatz 720 wendet ein Hohlrad 724 an, das ein Sonnenrad 722 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 726 umfasst einen Träger 729, der die Vielzahl von Planetenrädern 727 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 727 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 724 als auch dem Sonnenrad 722 in Eingriff steht. Das Antriebselement 17 an dem Träger 729 befestigt.In 15 is a seventh preferred embodiment of a powertrain 710 that a gear 714 has shown. The gear 714 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 720 . 730 and 740 , The planetary gear set 720 applies a ring gear 724 that's a sun gear 722 surrounds. A planet carrier arrangement 726 includes a carrier 729 who has the variety of planet wheels 727 rotatably supports, so that each planetary gear 727 meshing with both the ring gear 724 as well as the sun wheel 722 engaged. The drive element 17 on the carrier 729 attached.

Der Planetenradsatz 730 weist ein Hohlrad 734 auf, das ein Sonnenrad 732 umgibt. Eine Planetenträgeranordnung 736 umfasst einen Träger 739. Die Vielzahl von Planetenrädern 737 ist an dem Träger 739 einer Planetenträgeranordnung 736 drehbar montiert, so dass jedes Planetenrad 737 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 734 als auch dem Sonnenrad 732 in Eingriff steht.The planetary gear set 730 has a ring gear 734 on, that is a sun wheel 732 surrounds. A planet carrier arrangement 736 includes a carrier 739 , The variety of planet wheels 737 is on the carrier 739 a planet carrier arrangement 736 rotatably mounted so that each planetary gear 737 simultaneously and meshing with both the ring gear 734 as well as the sun wheel 732 engaged.

Der Planetenradsatz 740 weist auch ein Hohlrad 744 auf, das ein Sonnenrad 742 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 747 ist an einem Träger 749 einer Planetenträgeranordnung 746 drehbar montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 744 als auch dem Sonnenrad 742 in Eingriff steht.The planetary gear set 740 also has a ring gear 744 on, that is a sun wheel 742 surrounds. The variety of planet wheels 747 is on a carrier 749 a planet carrier arrangement 746 rotatably mounted, so that each at the same time and meshing with both the ring gear 744 as well as the sun wheel 742 engaged.

Ein Verbindungselement 770 verbindet das Sonnenrad 732 ständig mit dem Hohlrad 744. Zusätzlich verbindet ein Verbindungselement 772 das Hohlrad 734 ständig mit dem Träger 749.A connecting element 770 connects the sun wheel 732 constantly with the ring gear 744 , In addition, a connecting element connects 772 the ring gear 734 constantly with the carrier 749 ,

Das Getriebe 714 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 780 (Einheit A) bzw. 782 (Einheit B). Der Rotor von Einheit A ist an dem Sonnenrad 722 befestigt. Der Rotor von Einheit B ist an dem Sonnenrad 742 über Verbindungselement 771 befestigt. Der Planetenradsatz 720 ist (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit der Träger 729) derart konstruiert, dass das Verbindungselement 771 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Abtriebselement 19 an dem Träger 739 befestigt.The gear 714 Also includes a first and a second motor / generator 780 (Unit A) or 782 (Unit B). The rotor of unit A is on the sun gear 722 attached. The rotor of unit B is on the sun gear 742 via connecting element 771 attached. The planetary gear set 720 is (about gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the carrier 729 ) constructed such that the connecting element 771 in the same direction as the machine 12 rotates. The output element 19 on the carrier 739 attached.

Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Vorwärts Betriebsart I Bremse MI F 750 kann selektiv mit dem Sonnenrad 732 in Eingriff gebracht werden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus, die Rückwärts Bremse MI R 752, kann selektiv mit dem Träger 749 und dadurch mit dem Hohlrad 734 über das Verbindungselement 772 verbunden werden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus 756, wie eine Kupplung, verbindet die Einheit B selektiv mit dem Hohlrad 724. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung 759, verbindet die Maschine 12 selektiv mit dem Hohlrad 734 und dadurch mit dem Träger 749 über das Verbindungselement 772. Die Kupplung 759 wird als die Betriebsart II Kupplung bezeichnet und stellt eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart Vorwärtsantrieb her.A first torque-transmitting mechanism, such as forward mode I brake MI F 750 can be selective with the sun gear 732 be engaged. A second torque-transmitting mechanism, the reverse brake MI R 752 , can be selective with the carrier 749 and thereby with the ring gear 734 over the connecting element 772 get connected. A third torque transmitting mechanism 756 Like a clutch, the unit B selectively connects to the ring gear 724 , A fourth torque-transmitting mechanism, such as a clutch 759 , connects the machine 12 selectively with the ring gear 734 and thereby with the carrier 749 over the connecting element 772 , The coupling 759 is referred to as the mode II clutch and establishes a second electrically adjustable forward drive mode.

Es ist aus 15 ersichtlich, dass das Getriebe 714 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 714 empfängt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 786, die mit einem Controller 788 verbunden ist. Die ECU 788 ist programmiert, um sicherzustellen, dass die Einheit B 782 in einer Richtung rotiert, so dass Drehmoment von der Einheit B 782 dem Drehmoment von der Maschine 12 an dem Verbindungselement 771 hinzugefügt wird. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus kann hinzugefügt werden, um die Einheit A selektiv mit dem Träger 729 als Sperrmechanismus zu verbinden (um Einheit A, Einheit B und die Maschine 12 miteinander zu verriegeln für eine verbesserte Beschleunigung, wie es oben in Bezug auf das Knotendiagramm von 1 und die schematischen Ausführungsformen von 9A beschrieben ist (Drehmomentübertragungsmechanismus 254). In jedem Fall sind die Funktionen ähnlich, wie sie in den Blockdiagrammkombinationen der 1 bis 6 erfüllt sind.It is off 15 you can see that the transmission 714 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 714 also receives power from an electrical power source 786 that with a controller 788 connected is. The ECU 788 is programmed to ensure that unit B 782 rotated in one direction, so that torque from the unit B 782 the torque from the machine 12 on the connecting element 771 will be added. An optional torque-transmitting mechanism may be added to selectively couple the unit A to the carrier 729 as a locking mechanism (around unit A, unit B and the machine 12 lock together for improved acceleration, as discussed above in relation to the node diagram of 1 and the schematic embodiments of 9A is described (torque transmission mechanism 254 ). In any case, the functions are similar as they are in the block diagram combinations of 1 to 6 are fulfilled.

Achte schematische AusführungsformEighth schematic embodiment

In 16 ist eine achte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 810, der ein Getriebe 814 aufweist, gezeigt. Das Getriebe 814 benutzt drei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 820, 830 und 840. Der Planetenradsatz 820 wendet ein Hohlrad 824 an, das ein Sonnenrad 822 umgibt. Eine zusammengesetzte Planetenträgeranordnung 826 umfasst einen Träger 829, der die Vielzahl von Planetenrädern 827 und 828 drehbar lagert, so dass jedes Planetenrad 828 kämmend mit sowohl dem Hohlrad 824 als auch Planetenrädern 827 in Eingriff steht. Die Planetenräder 827 stehen kämmend mit sowohl den Planetenrädern 828 als auch dem Sonnenrad 822 in Eingriff. Das Antriebselement 17 ist an dem Hohlrad 824 befestigt.In 16 is an eighth preferred embodiment of a powertrain 810 that a gear 814 has shown. The gear 814 uses three differential gear sets, preferably in the nature of planetary gear sets 820 . 830 and 840 , The planetary gear set 820 applies a ring gear 824 that's a sun gear 822 surrounds. A compound planet carrier arrangement 826 includes a carrier 829 who has the variety of planet wheels 827 and 828 rotatably supports, so that each planetary gear 828 meshing with both the ring gear 824 as well as planet wheels 827 engaged. The planet wheels 827 mesh with both the planetary gears 828 as well as the sun wheel 822 engaged. The drive element 17 is on the ring gear 824 attached.

Der Planetenradsatz 830 weist ein Hohlrad 834 auf, das ein Sonnenrad 832 umgibt. Die Vielzahl von Planetenrädern 837 ist an einem Träger 839 der Planetenträgeranordnung 836 drehbar montiert, so dass jedes Planetenrad 837 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 834 als auch dem Sonnenrad 832 in Eingriff steht.The planetary gear set 830 has a ring gear 834 on, that is a sun wheel 832 surrounds. The variety of planet wheels 837 is on a carrier 839 the planet carrier arrangement 836 rotatably mounted so that each planetary gear 837 simultaneously and meshing with both the ring gear 834 as well as the sun wheel 832 engaged.

Der Planetenradsatz 840 weist auch ein Hohlrad 844 auf, das ein Sonnenrad 842 umgibt. Eine Vielzahl von Planetenrädern 847 ist an einem Träger 849 einer Planetenträgeranordnung 846 drehbar montiert, so dass jedes gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem Hohlrad 844 als auch dem Sonnenrad 842 in Eingriff steht.The planetary gear set 840 also has a ring gear 844 on, that is a sun wheel 842 surrounds. A variety of planetary gears 847 is on a carrier 849 a planet carrier arrangement 846 rotatably mounted, so that each at the same time and meshing with both the ring gear 844 as well as the sun wheel 842 engaged.

Ein Verbindungselement 870 verbindet das Sonnenrad 832 ständig mit dem Hohlrad 844. Zusätzlich verbindet ein Verbindungselement 872 das Hohlrad 834 ständig mit dem Träger 849.A connecting element 870 connects the sun wheel 832 constantly with the ring gear 844 , In addition, a connecting element connects 872 the ring gear 834 constantly with the carrier 849 ,

Das Getriebe 814 umfasst auch einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 880 (Einheit A) bzw. 882 (Einheit B). Der Rotor von Einheit A ist an dem Sonnenrad 822 befestigt. Der Rotor von Einheit B ist an dem Sonnenrad 842 über Verbindungselement 871 befestigt. Der Planetenradsatz 820 ist (über Zahnradzähnezahlen und eine Verbindung der Maschine 12 mit der Hohlrad 824) derart konstruiert, dass das Verbindungselement 871 in der gleichen Richtung wie die Maschine 12 rotiert. Das Abtriebselement 19 an dem Träger 839 befestigt.The gear 814 Also includes a first and a second motor / generator 880 (Unit A) or 882 (Unit B). The rotor of unit A is on the sun gear 822 attached. The rotor of unit B is on the sun gear 842 via connecting element 871 attached. The planetary gear set 820 is (about gear teeth numbers and a connection of the machine 12 with the ring gear 824 ) constructed such that the connecting element 871 in the same direction as the machine 12 rotates. The output element 19 on the carrier 839 attached.

Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie etwa Vorwärts Betriebsart I Bremse MI F 850 kann selektiv mit dem Sonnenrad 832 in Eingriff gebracht werden, um das Sonnenrad 832 und das Hohlrad 844 (über Verbindungselement 870) an dem Getriebegehäuse 860 festzulegen. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie Rückwärts Bremse MI R 852, verbindet den Träger 849 (und das Hohlrad 834 über das Verbindungselement 872) selektiv mit dem Getriebegehäuse 860. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung 856, verbindet den Motor/Generator 882 (Einheit B) selektiv mit den Planetenrädern 827, 828. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung 859, verbindet die Maschine 12 selektiv mit dem Hohlrad 834. Die Kupplung 859 wird als die Betriebsart II Kupplung bezeichnet und stellt eine zweite elektrisch verstellbare Betriebsart Vorwärtsantrieb her.A first torque transmitting mechanism, such as forward mode I brake MI F 850 can be selective with the sun gear 832 be engaged to the sun gear 832 and the ring gear 844 (via connecting element 870 ) on the transmission housing 860 set. A second torque-transmitting mechanism, such as reverse brake MI R 852 , connects the carrier 849 (and the ring gear 834 over the connecting element 872 ) selectively with the transmission housing 860 , A third torque transmitting mechanism, such as a clutch 856 , connects the motor / generator 882 (Unit B) selectively with the planetary gears 827 . 828 , A fourth torque-transmitting mechanism, such as a clutch 859 , connects the machine 12 selectively with the ring gear 834 , The coupling 859 is referred to as the mode II clutch and establishes a second electrically adjustable forward drive mode.

Es ist aus 16 ersichtlich, dass das Getriebe 814 selektiv Leistung von der Maschine 12 empfängt. Das Hybridgetriebe 814 empfängt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 886, die mit einem Controller 888 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 886 kann ein oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie 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 ECU 888 ist programmiert, um sicherzustellen, dass die Einheit B 882 in einer Richtung rotiert, so dass Drehmoment von der Einheit B 882 Drehmoment von der Maschine 12 an dem Verbindungselement 871 hinzugefügt wird. Optionale Drehmomentübertragungsmechanismen können hinzugefügt werden für einen Maschinenstart durch Einheit A, ein Sperrmechanismus (um Einheit A, Einheit B und die Maschine 12 miteinander zu verriegeln für eine verbesserte Beschleunigung), wie es oben in Bezug auf das Knotendiagramm von 1 und die schematische Ausführungsform von beispielsweise 9A beschrieben ist.It is off 16 you can see that the transmission 814 selectively power from the machine 12 receives. The hybrid transmission 814 also receives power from an electrical power source 886 that with a controller 888 connected is. The electric power source 886 can be one or more batteries. Other electrical power sources, such as fuel cells, that have the ability to provide or store and deliver electrical power may be used in lieu of batteries without altering the concepts of the present invention. The ECU 888 is programmed to ensure that unit B 882 rotated in one direction, so that torque from the unit B 882 Torque from the machine 12 on the connecting element 871 will be added. Optional torque-transmitting mechanisms may be added for a machine start by unit A, a locking mechanism (around unit A, unit B and the machine 12 lock together for improved acceleration), as discussed above in relation to the node diagram of 1 and the schematic embodiment of, for example 9A is described.

Knotendiagramme stellen die verallgemeinerten Verbindungen dar, die für diese Erfindung verfügbar sind, und die 8, 9A, 11, 12A, 13A, 14, 15 und 16 sind tatsächliche Hardware-Implementierungsverfahren jener Diagramme. Die Knotendiagramme können jedoch geringfügige Modifikationen aufweisen, wie etwa sich entlang von Verbindungslinien bewegende Kupplungen. Dies ist Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich. Ein Beispiel ist 11. Diese Konfiguration entspricht direkt dem Knotendiagramm von 2, mit der Ausnahme, dass B1 zu der Knotenverbindung zwischen Einheit B und Knoten 30 bewegt worden ist, und der gezeigte gekuppelte Knoten ist festgelegt. Das allgemeine Diagramm stellt jedoch diese Ausführungsform dar und Fachleute auf dem Gebiet werden diese Konfigurationsmöglichen erkennen.Nodal diagrams represent the generalized compounds available for this invention, and the 8th . 9A . 11 . 12A . 13A . 14 . 15 and 16 are actual hardware implementation methods of those diagrams. However, the node diagrams may have minor modifications, such as clutches moving along connection lines. This will be apparent to those skilled in the art. An example is 11 , This configuration corresponds directly to the node diagram of 2 with the exception that B1 to the node connection between unit B and node 30 has been moved, and the shown coupled node is fixed. However, the general diagram illustrates this embodiment, and those skilled in the art will recognize these configuration possibilities.

Claims (19)

Elektrisch verstellbares Getriebe (114), umfassend: einen ersten (180) und zweiten (182) Motor/Generator; einen ersten (120), zweiten (130) und dritten (140) Differenzialzahnradsatz, wobei jeder ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die ersten und zweiten Motoren/Generatoren (180, 182) mit einem jeweiligen der Differenzialzahnradsätze (120, 130, 140) verbunden und steuerbar sind, um diesen Leistung zu liefern; eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159); ein Antriebselement (17) des Getriebes zum Empfang von Leistung von einer Leistungsquelle (12), das ständig mit einem Element (129) des ersten Differenzialzahnradsatzes (120) verbunden ist und das mittels eines der Drehmomentübertragungsmechanismen (159) mit einem Element (149) des dritten Differenzialzahnradsatzes (140) lösbar verbunden ist; ein Abtriebselement (19) des Getriebes (114), das ständig mit einem anderen Element (144; 139) von einem der Differenzialzahnradsätze (130), (140) verbunden ist; wobei der erste Zahnradsatz derart zwischen das Antriebselement (17) und den zweiten Motor/Generator (182) geschaltet ist, dass ein Verbindungselement (171) zwischen dem zweiten Motor/Generator (182) und einem der anderen Zahnradsätze (130, 140) in der gleichen Richtung wie das Antriebselement (17) rotiert, so dass Drehmoment, das von der Leistungsquelle (12) geliefert wird, dem Drehmoment hinzugefügt wird, das von dem zweiten Motor/Generator (182) an dem Abtriebselement (19) bereitgestellt wird; wobei die Elemente der Differentialzahnradsätze (120, 130, 140) Zahnzahlen aufweisen, die einen Vorwärts- und Rückwärtsbereich mit jeweils gleichen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnissen für gegebene Antriebsdrehzahlen ermöglichen und gleiche feste Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitstellen und es ermöglichen, dass das Verbindungselement (171) in der gleichen Richtung rotiert, wie das Antriebselement (17) des Getriebes; wobei die Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) selektiv in unterschiedlichen Zusammenstellungen eingerückt werden kann, um Leistung, die durch das Antriebselement (17) von der Leistungsquelle (12) empfangen wird, durch die Differenzialzahnradsätze (120, 130, 140) zu übertragen, um eine elektrisch verstellbare erste Betriebsart mit Eingangsverzweigung bereitzustellen, die einen Vorwärts- und Rückwärtsbereich mit jeweils gleichen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnissen für gegebene Antriebsdrehzahlen aufweist, und um gleiche feste Vorwärts- und feste Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitzustellen.Electrically adjustable transmission ( 114 ), comprising: a first ( 180 ) and second ( 182 ) Motor / generator; a first ( 120 ), second ( 130 ) and third ( 140 Differential gear set, each having first, second and third elements, the first and second motor / generators ( 180 . 182 ) with a respective one of the differential gear sets ( 120 . 130 . 140 ) and are controllable to deliver that power; a variety of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ); a drive element ( 17 ) of the transmission for receiving power from a power source ( 12 ), which constantly with an element ( 129 ) of the first differential gear set ( 120 ) and that by means of one of the torque transmission mechanisms ( 159 ) with an element ( 149 ) of the third differential gear set ( 140 ) is releasably connected; an output element ( 19 ) of the transmission ( 114 ), which is constantly connected to another element ( 144 ; 139 ) of one of the differential gear sets ( 130 ) 140 ) connected is; wherein the first gear set in such a way between the drive element ( 17 ) and the second motor / generator ( 182 ), that a connecting element ( 171 ) between the second motor / generator ( 182 ) and one of the other gear sets ( 130 . 140 ) in the same direction as the drive element ( 17 ), so that torque coming from the power source ( 12 ) to which torque is added from the second motor / generator ( 182 ) on the output element ( 19 ) provided; the elements of the differential gear sets ( 120 . 130 . 140 ) Have numbers of teeth that allow a forward and reverse range, each with the same forward and reverse speed ratios, for given input speeds, and provide equal forward and reverse speed ratios, and allow the connector to (FIG. 171 ) is rotated in the same direction as the drive element ( 17 ) of the transmission; wherein the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can be selectively engaged in different configurations to provide power generated by the drive element ( 17 ) from the power source ( 12 ) is received by the differential gear sets ( 120 . 130 . 140 ) to provide an electrically variable input split first mode having forward and reverse ranges, each having the same forward and reverse speed ratios for given input speeds, and providing equal forward and reverse fixed speed ratios. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) ferner selektiv eingerückt werden können, um eine elektrisch verstellbare zweite Betriebsart mit Verbundverzweigung bereitzustellen.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can also be selectively engaged to an electric to provide adjustable second mode with compound branching. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (156) ferner selektiv betrieben werden können, um die Leistungsquelle (12) von dem Abtriebselement (19) zu trennen und dadurch ein gleiches Drehmoment an dem Abtriebselement (19) über Leistung bereitzustellen, die von dem zweiten Motor/Generator (182) in einem Vorwärtsdrehzahlverhältnis einer elektrischen Betriebsart und in einem Rückwärtsdrehzahlverhältnis einer elektrischen Betriebsart geliefert wird, wenn die Leistungsquelle (12) derart getrennt ist.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the torque-transmitting mechanisms ( 156 ) can also be selectively operated to supply the power source ( 12 ) of the output element ( 19 ) and thereby a same torque on the output element ( 19 ) over power supplied by the second motor / generator ( 182 ) is supplied in a forward speed ratio of an electric mode and in a reverse speed ratio of an electric mode when the power source ( 12 ) is so separated. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und elektrischen Rückwärtsdrehzahlverhältnisse über elektrische Leistung von dem zweiten Motor/Generator (182) bereitgestellt werden, wobei der zweite Motor/Generator (182) mit dem zweiten oder dritten Differenzialzahnradsatz (130, 140) verbunden ist, wobei von dem ersten Motor/Generator (180) oder von der Leistungsquelle (12) in den elektrischen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen und elektrischen Rückwärtsdrehzahlverhältnissen keine Leistung bereitgestellt wird.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the electrical forward speed ratios and electrical reverse speed ratios of electric power from the second motor / generator ( 182 ), the second motor / generator ( 182 ) with the second or third differential gear set ( 130 . 140 ), wherein the first motor / generator ( 180 ) or from the power source ( 12 ) no power is provided in the forward electrical speed ratios and reverse electrical speed ratios. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) eine erste Bremse (150) und eine zweite Bremse (152) umfasst, wobei die erste Bremse (150) und die zweite Bremse (152) gleichzeitig selektiv eingerückt werden können, um jeweils unterschiedliche Elemente der unterschiedlichen Zahnradsätze (120, 130, 140) mit einem Getriebegehäuse (160) zu verbinden und dadurch das Abtriebselement (19) derart zu sperren, dass es sich durch eine Drehzahl von null auszeichnet, wobei das Getriebegehäuse (160) dabei ein Reaktionsdrehmoment bereitstellt, um die elektrische Belastung zu verringern, wenn Drehmoment auf die Abtriebselemente (19) bei einer Abtriebsdrehzahl von null aufgebracht wird.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) a first brake ( 150 ) and a second brake ( 152 ), wherein the first brake ( 150 ) and the second brake ( 152 ) can be selectively indented at the same time to each different elements of different gear sets ( 120 . 130 . 140 ) with a transmission housing ( 160 ) and thereby the output element ( 19 ) so that it is characterized by a speed of zero, wherein the transmission housing ( 160 ) provides a reaction torque to reduce the electrical load when torque on the output elements ( 19 ) is applied at a zero output speed. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) selektiv eingerückt werden kann, so das Leistung, die von dem ersten Motor/Generator (180) geliefert wird, der Leistung, die von der Leistungsquelle (12) geliefert wird, und der Leistung, die von dem zweiten Motor/Generator (182) geliefert wird, hinzugefügt wird, wodurch gleiche und ausreichende Anfahrleistung in dem Vorwärtsbereich oder Rückwärtsbereich der ersten elektrisch verstellbaren Betriebsart bereitgestellt wird.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein at least one of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can be selectively engaged, so the power supplied by the first motor / generator ( 180 ), the power supplied by the power source ( 12 ) and the power supplied by the second motor / generator ( 182 ), thereby providing equal and sufficient starting power in the forward range or reverse range of the first electrically variable mode. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der dritte Differenzialzahnradsatz (140) sich durch eine Drehmomentlast von null in dem Vorwärtsdrehzahlverhältnis der ersten elektrisch verstellbaren Betriebsart auszeichnet, und wobei einer der Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) synchron mit der Ausrückung eines anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) eingerückt wird, um eine Drehmomentlast auf den dritten Differenzialzahnradsatz aufzubringen und von der elektrisch verstellbaren ersten Betriebsart in eine elektrisch verstellbare zweite Betriebsart mit Verbundverzweigung umzuschalten.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the third differential gear set ( 140 ) is characterized by a torque load of zero in the forward speed ratio of the first electrically variable mode, and wherein one of the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) in synchronism with the disengagement of another of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) is applied to apply a torque load to the third differential gear set and switch from the electrically variable first mode to an electrically variable second mode compound split. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste Motor/Generator (180) ständig mit einem zweiten Element des ersten Differenzialzahnradsatzes (120) verbunden ist; und der zweite Motor/Generator (182) ständig mit einem ersten Element des dritten Differenzialzahnradsatzes (140) verbunden ist; das Verbindungselement (171) eines der Elemente des zweiten Differenzialzahnradsatzes (130) ständig mit einem der Elemente des dritten Differenzialzahnradsatzes (140) verbindet; und die Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) selektiv eingerückt werden können, um ein gleiches Drehmoment an dem Abtriebselement (19) in einem elektrisch verstellbaren Vorwärtsdrehzahlverhältnis und in einem elektrisch verstellbaren Rückwärtsdrehzahlverhältnis für eine gegebene Antriebsdrehzahl bereitzustellen, und um ein gleiches Abtriebsdrehmoment in einem festen Vorwärtsdrehzahlverhältnis und in einem festen Rückwärtsdrehzahlverhältnis bereitzustellen.Electrically variable transmission according to claim 1, wherein the first motor / generator ( 180 ) with a second element of the first differential gear set ( 120 ) connected is; and the second motor / generator ( 182 ) constantly with a first element of the third differential gear set ( 140 ) connected is; the connecting element ( 171 ) one of the elements of the second differential gear set ( 130 ) constantly with one of the elements of the third differential gear set ( 140 ) connects; and the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can be selectively engaged to provide equal torque to the output member (FIG. 19 ) in an electrically variable forward speed ratio and in an electrically variable reverse speed ratio for a given input speed, and to provide equal output torque in a fixed forward speed ratio and in a fixed reverse speed ratio. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) ferner selektiv eingerückt werden können, um die Leistungsquelle (12) von dem Abtriebselement (19) zu trennen und um ein gleiches Drehmoment an dem Abtriebselement (19) in einem elektrischen Vorwärtsdrehzahlverhältnis und in einem elektrischen Rückwärtsdrehzahlverhältnis bereitzustellen, wenn die Leistungsquelle (12) derart getrennt ist.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can also be selectively indented to the power source ( 12 ) of the output element ( 19 ) and a same torque at the output element ( 19 ) in an electrical forward speed ratio and in a reverse electric speed ratio when the power source ( 12 ) is so separated. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 9, wobei die elektrischen Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und elektrischen Rückwärtsdrehzahlverhältnisse über elektrische Leistung von dem zweiten Motor/Generator (182) durch den zweiten und/oder dritten Differenzialzahnradsatz (140) bereitgestellt werden. Electrically variable transmission according to claim 9, wherein the electrical forward speed ratios and electrical reverse speed ratios via electrical power from the second motor / generator ( 182 ) by the second and / or third differential gear set ( 140 ) to be provided. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei der erste Motor/Generator (180) betreibbar ist, um die Leistungsquelle (12) in dem elektrisch verstellbaren Vorwärtsdrehzahlverhältnis oder elektrisch verstellbaren Rückwärtsdrehzahlverhältnis zu starten, so dass die Leistungsquelle (12) Leistung an dem Antriebselement (17) bereitstellt.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein the first motor / generator ( 180 ) is operable to the power source ( 12 ) in the electrically variable forward speed ratio or electrically adjustable reverse speed ratio, such that the power source ( 12 ) Power at the drive element ( 17 ). Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei der erste Differenzialzahnradsatz (120) derart konfiguriert ist, dass eine Drehrichtung des Antriebselements (17) gleich ist wie eine Drehrichtung des Verbindungselements (171), das die ständige Verbindung zwischen dem zweiten Motor/Generator (182) und dem ersten Element des dritten Zahnradsatzes (140) bereitstellt, so dass Drehmoment, das von der Leistungsquelle (12) bereitgestellt wird, dem Drehmoment hinzugefügt wird, das von dem zweiten Motor/Generator (182) an dem Abtriebselement (19) bereitgestellt wird.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein the first differential gear set ( 120 ) is configured such that a direction of rotation of the drive element ( 17 ) is equal to a direction of rotation of the connecting element ( 171 ), which is the permanent connection between the second motor / generator ( 182 ) and the first element of the third gear set ( 140 ), so that torque coming from the power source ( 12 ) to which torque is added from the second motor / generator ( 182 ) on the output element ( 19 ) provided. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 12, wobei mindestens einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) selektiv eingerückt werden kann, so dass Drehmoment, das von dem ersten Motor/Generator (180) bereitgestellt wird, dem Drehmoment von der Leistungsquelle (12) und dem Drehmoment, das von dem zweiten Motor/Generator (182) bereitgestellt wird, hinzugefügt wird, wodurch ein ausreichendes Anfahrdrehmoment in dem elektrisch verstellbaren Vorwärtsdrehzahlverhältnis bereitgestellt wird.Electrically variable transmission according to claim 12, wherein at least one of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) can be selectively engaged so that torque generated by the first motor / generator ( 180 ), the torque from the power source ( 12 ) and the torque generated by the second motor / generator ( 182 ), thereby providing sufficient starting torque in the electrically variable forward speed ratio. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei einer der Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159), dessen selektive Einrückung bestimmt, ob eines der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse oder eines der Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitgestellt wird, zwischen dem zweiten Motor/Generator (182) und dem Abtriebselement (19) angeordnet ist.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein one of the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) whose selective engagement determines whether one of the forward speed ratios or one of the reverse speed ratios is provided between the second motor / generator (FIG. 182 ) and the output element ( 19 ) is arranged. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, umfassend eine Energiespeichereinrichtung (86), die betreibbar ist, um dem ersten und zweiten Motor/Generator (182) Leistung zuzuführen oder von diesen Leistung zu empfangen; einen Controller (88), der betreibbar ist, um eine Leistungsübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung (86) und dem ersten und zweiten Motor/Generator (180, 182) zu steuern; wobei der Controller (188) bewirkt, dass der erste Motor/Generator (180) die Leistung, die durch das Antriebselement (17) von der Leistungsquelle (12) empfangen wird, während Schaltvorgängen bei selektiver Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) auf die Energiespeichereinrichtung (86) überträgt.Electrically variable transmission according to claim 8, comprising an energy storage device ( 86 ) operable to connect the first and second motor / generators ( 182 ) To supply or receive power from this service; a controller ( 88 ) operable to effect power transfer between the energy storage device ( 86 ) and the first and second motor / generator ( 180 . 182 ) to control; where the controller ( 188 ) causes the first motor / generator ( 180 ) the power generated by the drive element ( 17 ) from the power source ( 12 ) during switching operations upon selective engagement of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) to the energy storage device ( 86 ) transmits. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei das elektrisch verstellbare Vorwärtsdrehzahlverhältnis in einer ersten Betriebsart erreicht wird; wobei der dritte Differenzialzahnradsatz (140) sich durch eine Drehmomentlast von null in dem Vorwärtsdrehzahlverhältnis der ersten elektrisch verstellbaren Betriebsart auszeichnet; und wobei einer der Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) synchron mit der Ausrückung eines anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) eingerückt wird, um eine Drehmomentlast auf den dritten Differenzialzahnradsatz (140) aufzubringen und von der ersten Betriebsart in eine elektrisch verstellbare zweite Betriebsart mit Verbundverzweigung zu schalten.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein the electrically adjustable forward speed ratio is achieved in a first mode; wherein the third differential gear set ( 140 ) is characterized by a torque load of zero in the forward speed ratio of the first electrically variable mode; and wherein one of the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) in synchronism with the disengagement of another of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) is applied to apply a torque load to the third differential gear set ( 140 ) and to switch from the first mode to an electrically variable second composite mode mode. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) synchron mit der Ausrückung eines anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) eingerückt wird, um zwischen den elektrisch verstellbaren Vorwärts- und den elektrisch verstellbaren Rückwärtsdrehzahlverhältnissen umzuschalten, wenn sich das Abtriebselement durch eine Drehzahl von null auszeichnet.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein one of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) in synchronism with the disengagement of another of the torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) is engaged to switch between the electrically variable forward and reverse electrically variable speed ratios when the output element is characterized by a zero speed. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 17, wobei sich der zweite Motor/Generator (182) durch eine Drehzahl von null auszeichnet, wenn sich das Abtriebselement (17) durch eine Drehzahl von null auszeichnet, wodurch bewirkt wird, dass der zweite und dritte Differenzialzahnradsatz (140) sich jeweils durch eine Drehzahl von null auszeichnen, um Reibungsdurchrutschverluste während des Schaltens zwischen den jeweiligen elektrisch verstellbaren und festen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnissen zu vermindern.Electrically variable transmission according to claim 17, wherein the second motor / generator ( 182 ) characterized by a speed of zero, when the output element ( 17 is characterized by a speed of zero, thereby causing the second and third differential gear set ( 140 ) are each characterized by a speed of zero to reduce frictional slip losses during shifting between the respective electrically variable and fixed forward and reverse speed ratios. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei die selektive Einrückung der Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen (150, 152, 154, 156, 158, 159) zwei elektrisch verstellbare Vorwärtsbetriebsarten, sechs feste Vorwärts- und zwei feste Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitstellt.Electrically variable transmission according to claim 8, wherein the selective engagement of the plurality of torque-transmitting mechanisms ( 150 . 152 . 154 . 156 . 158 . 159 ) provides two forward electrically variable modes, six fixed forward and two fixed reverse speed ratios.
DE102006044895.2A 2006-09-22 2006-09-22 Electrically adjustable transmission Expired - Fee Related DE102006044895B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006044895.2A DE102006044895B4 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Electrically adjustable transmission

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006044895.2A DE102006044895B4 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Electrically adjustable transmission

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006044895A1 DE102006044895A1 (en) 2008-04-03
DE102006044895B4 true DE102006044895B4 (en) 2016-01-21

Family

ID=39134043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006044895.2A Expired - Fee Related DE102006044895B4 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Electrically adjustable transmission

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006044895B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11268596B2 (en) 2019-07-15 2022-03-08 Caterpillar Inc. Variable speed drive for a generator

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4100444B1 (en) * 2006-12-18 2008-06-11 トヨタ自動車株式会社 Hybrid drive device
US8251850B2 (en) 2009-11-30 2012-08-28 GM Global Technology Operations LLC Strong two-mode hybrid powertrain with two motor/generators
DE102010035206A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Volkswagen Ag Hybrid drive arrangement for use in motor car, has planetary gear whose sun wheels are firmly connected with rotor and housing, and bar connected with input drive shaft via clutch and housing with brake
DE102012024174A1 (en) 2012-12-10 2014-06-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Hybrid drive arrangement for a motor vehicle
DE102016101061A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Gear arrangement for a motor vehicle and motor vehicle
DE102016101063A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Gear arrangement for a motor vehicle and motor vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006000917A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-27 General Motors Corp., Detroit Electrically adjustable gearbox with six fixed gear ratios

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006000917A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-27 General Motors Corp., Detroit Electrically adjustable gearbox with six fixed gear ratios

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11268596B2 (en) 2019-07-15 2022-03-08 Caterpillar Inc. Variable speed drive for a generator
US11680627B2 (en) 2019-07-15 2023-06-20 Caterpillar Inc. Variable speed drive for a generator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006044895A1 (en) 2008-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006044894B4 (en) Electrically adjustable transmission for a hybrid vehicle
DE112006002068B4 (en) Electrically adjustable gearbox with two or three planetary gear sets and two or three fixed connections
DE112006002537B4 (en) Electrically adjustable multi-mode transmissions comprising two planetary gear sets with two fixed connections and a coupled drive
DE102007045813B4 (en) Electrically adjustable multi-mode gearbox with interconnected gear sets
DE112007001230B4 (en) Electrically adjustable gearbox with two planetary gear sets and several fixed ratios
DE112006003030B4 (en) Electrically adjustable multi-mode transmissions that have two planetary gear sets with a fixed connection
DE112006002557B4 (en) Electrically adjustable multi-mode transmissions comprising two planetary gear sets with a fixed connection and a coupled drive
DE112006002301B4 (en) ELECTRICALLY ADJUSTABLE GEAR WITH THREE INTERCONNECTED PLANETARY GEAR SETS, A GEARBOX AND A RIGID DRIVE
DE112005002846B4 (en) Electrically adjustable gear
DE112006001817B4 (en) Electrically adjustable gearbox with two planetary gear sets and a stationary fixed connection
DE112007000573B4 (en) Electrically adjustable gears
DE112006002210B4 (en) Electrically adjustable transmission with three planetary gear sets and two fixed connections
DE112007001058B4 (en) Electrically adjustable gearbox
DE112007002279B4 (en) Electrically adjustable multi-mode transmission with at least one brake and three clutches
DE102007021591B4 (en) Transmission with one mode and compound power split and dual mechanical paths and fixed reduction ratio
DE112006003080B4 (en) Electrically adjustable gearbox
DE112007000551T5 (en) Electrically adjustable gearboxes with two planetary gear sets and coupled drive
DE112007001209B4 (en) Electrically adjustable transmission with three planetary gear sets, two fixed connections and a coupled drive
DE112006000969T5 (en) Electrically adjustable gearbox with two planetary gear sets
DE112005003356T5 (en) Electrically adjustable gearbox with three planetary gear sets and three fixed connections
DE112006000376T5 (en) Electrically adjustable gearbox with three interconnected planetary gear sets, two clutches and two brakes
DE112005003329T5 (en) Electrically variable transmission with three interconnected planetary gear sets, two clutches and at least two brakes
DE112006000401T5 (en) Electrically variable transmission comprising two planetary gear sets with a connecting element and a coupled drive
DE112006000751T5 (en) Electrically adjustable gearbox with two planetary gear sets and two fixed connections
DE112005003331T5 (en) Electrically adjustable gearbox with three interconnected planetary gear sets

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC , ( N. D. , US

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US

Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, MICH., US

Effective date: 20110323

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee