DE102007021591B4

DE102007021591B4 - Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung und doppelten mechanischen Wegen und festem Reduktionsverhältnis

Info

Publication number: DE102007021591B4
Application number: DE102007021591A
Authority: DE
Inventors: Brendan M. Conlon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: US20070265128A1; CN100585226C; DE102007021591A1; CN101070904A; US7491144B2

Abstract

Elektromechanisches Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen und durch einen ersten und einen zweiten Hebel eines Hebeldiagramms darstellbar sind, wobei jeder der Hebel einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten aufweist, die dem ersten, zweiten und dritten Element entsprechen; ein Reduktionszahnrad, das funktional mit dem Abtriebselement verbunden und konfiguriert ist, um eine Reduktion eines Drehzahlverhältnisses bereitzustellen; wobei der erste Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Antriebselement verbunden ist und ständig mit dem ersten Knoten des zweiten Hebels zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist; wobei der zweite Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Abtriebselement ohne Verbindung...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Verbundleistungsverzweigung und doppelten mechanischen Wegen, wobei einer der Wege ein Reduktionsverhältnis bereitstellt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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 mechanische Nutzleistung umgewandelt wird. Typischerweise wird eine Brennkraftmaschine von einem kleinen Elektromotor und relativ kleinen elektrischen Speicherbatterien aus einem kalten Zustand gestartet und dann schnell durch Antriebs- und Zusatzausrüstung unter Lasten gesetzt. Eine derartige Maschine wird auch durch einen breiten Bereich von Drehzahlen und einen breiten Bereich von Lasten und typischerweise mit einem Durchschnitt von etwa einem Fünftel ihrer maximalen Ausgangsleistung betrieben.
Ein Fahrzeuggetriebe liefert typischerweise mechanische Leistung von einer Maschine an den Rest eines Antriebssystems, wie ein festes Achsantriebsgetriebe, Achsen und Räder. Ein typisches mechanisches Getriebe erlaubt eine gewisse Freiheit im Maschinenbetrieb, und zwar gewöhnlich durch alternative Auswahl von fünf oder sechs unterschiedlichen Antriebsübersetzungsverhältnissen, eine Neutralauswahl, die zulässt, dass die Maschine Nebenaggregate bei stehendem Fahrzeug betreiben kann, und Kupplungen oder einen Drehmomentwandler für glatte Übergänge zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen und um das Fahrzeug aus der Ruhe 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, das als Underdrive bekannt ist, mit einem direkten Antriebsverhältnis, mit einem Verhältnis von Drehmomentreduktion und Drehzahlvervielfachung, das als Overdrive bekannt ist, oder mit einem Rückwätsübersetzungsverhältnis abgegeben werden kann.
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 kontinuierliche Veränderung im 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.
Das Reihenhybridsystem lässt zu, dass die Maschine mit einer gewissen Unabhängigkeit von dem Drehmoment, der Drehzahl und der Leistung, die erforderlich sind, um ein Fahrzeug anzutreiben, arbeiten kann, so dass die Maschine auf verbesserte Emissionen und einen verbesserten Wirkungsgrad hin gesteuert werden kann. Dieses System lässt zu, dass die Elektromaschine, die an der Brennkraftmaschine angebracht ist, als Motor zum Anlassen der Maschine 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 Kasten einer ausreichenden elektrischen Maschinerie, um die gesamte Leistung der Maschine von mechanisch in elektrisch in dem Generator und von elektrisch in mechanisch in dem Antriebsmotor umzuwandeln, und des Nutzenergieverlusts bei diesen Umwandlungen.
Ein Getriebe mit Leistungsverzweigung kann einen sogenannten ”Differenzialzahnradsatz” verwenden, um ein stufenlos verstellbares Drehmoment- und Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb zu erreichen. Ein elektrisch verstellbares Getriebe kann einen Differenzialzahnradsatz verwenden, um einen Anteil seiner übertragenen Leistung durch ein Paar Elektromotoren/Generatoren zu schicken. Der Rest seiner Leistung fließt durch einen anderen parallelen Weg, der vollständig mechanisch und direkt mit einem festen Übersetzungsverhältnis oder alternativ wählbar ist.
Ein Planetenradsatz kann, wie es Fachleuten allgemein bekannt ist, eine Form eines Differenzialzahnradsatzes bilden. Eine Planetenradanordnung ist gewöhnlich die bevorzugte Ausführungsform, die in mit differenziellen Zahnradanordnungen ausgestatteten Erfindungen angewandt wird, mit den Vorteilen einer Kompaktheit und unterschiedlicher Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen allen Elementen des Planetenradsatzes. Es können jedoch andere Arten von Differenzialzahnradsätzen verwendet werden, wie etwa Kegelräder oder andere Zahnräder in einer Anordnung, in der die Drehzahl zumindest eines Elements eines Zahnradsatzes immer ein gewichtetes Mittel der Drehzahlen der anderen beiden Elemente ist.
Ein Getriebesystem für ein Hybridelektrofahrzeug umfasst auch eine oder mehrere Speichereinrichtungen für elektrische Energie. Die typische Einrichtung ist eine chemisch-elektrische Speicherbatterie, es können aber auch kapazitive oder mechanische Einrichtungen, wie etwa ein elektrisch angetriebenes Schwungrad, enthalten sein. Ein Speicher für elektrische Energie 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 auch das Starten der Maschine mit dem Getriebesystem und ein regeneratives Bremsen des Fahrzeugs.
Ein Hybridgetriebe in einem Fahrzeug kann einfach mechanische Leistung von einem Maschinenantrieb 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 Maschine bei der Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen. Beide Motoren können manchmal als Generatoren wirken, um die Batterie wieder aufzuladen, insbesondere beim regenerativen Bremsen des Fahrzeugs.
Ein erfolgreicher Ersatz für das Reihenhybridgetriebe ist das elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Bereichen, Eingangsleistungsverzweigung und Verbundleistungsverzweigung (two-range, input-split and compoundsplit electrically variable transmission), das nun für Linienbusse hergestellt wird, wie es in Patent US 5 931 757 A , erteilt am 3. August 1999 für Michael Roland Schmidt offenbart ist, das gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde. Ein derartiges Getriebe benutzt ein Antriebsmittel, um Leistung von der Fahrzeugmaschine zu empfangen, 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 den Motoren/Generatoren sowie zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator. ”Eingangsleistungsverzweigung bedeutet, dass Maschinenleistung an ein Antriebselement des Getriebes abgegeben und dann durch einen Differenzialzahnradsatz in einen elektrischen Leistungsweg (ein Weg mit einem aktiven Motor/Generator) und einen mechanischen Leistungsweg (ein Weg ohne einen aktiven Motor/Generator) verzweigt wird. Verbundleistungsverzweigung bedeutet, dass zusätzlich zu dem Differenzialzahnradsatz, der die Eingangsleistungsverzweigung bewerkstelligt, Leistung zu dem Abtriebselement über einen anderen Differenzialzahnradsatz fließt, so dass ein Leistungsfluss durch das Getriebe auf separaten elektrischen und mechanischen Wegen durch diesen Abtriebsdifferenzialzahnradsatz erfolgt, um an dem Abtriebselement kombiniert zu werden.
Ein Betrieb in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus mit variablem Drehzahlverhältnis kann selektiv unter Verwendung von Kupplungen in der Natur einer ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung erreicht werden. In dem ersten Modus wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Eingangsleistungsverzweigung durch die Einrückung der ersten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist proportional zur Drehzahl von einem Motor/Generator. in dem zweiten Modus wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Verbundleistungsverzweigung durch die Einrückung der zweiten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist nicht proportional zu den Drehzahlen von einem der Motoren/Generatoren, sondern ist eine algebraische Linearkombination der Drehzahlen der beiden Motoren/Generatoren. Ein Betrieb mit einem festen Getriebedrehzahlverhältnis kann selektiv durch das Einrücken beider Kupplungen erreicht werden. Ein Betrieb des Getriebes in einem neutralen Modus kann selektiv erreicht werden, indem beide Kupplungen gelöst werden, wobei die Maschine und beide Elektromotoren/Generatoren von dem Getriebeabtrieb entkoppelt werden. Das Getriebe umfasst mindestens einen mechanischen Punkt in seinem ersten Betriebsmodus und mindestens zwei mechanische Punkte in seinem zweiten Betriebsmodus.
Patent US 6 527 658 B2 das am 4. März 2003 für Holmes et al. erteilt wurde, gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, offenbart ein elektrisch verstellbares Getriebe, das zwei Planetenradsätze, zwei Motoren/Generatoren und zwei Kupplungen benutzt, um Modi mit Eingangsleistungsverzweigung, Verbundleistungsverzweigung sowie Neutral- und Rückwärtsmodi bereitzustellen. Beide Planetenradsätze können einfach sein oder einer kann einzeln zusammengesetzt sein. Eine Steuereinheit regelt den Leistungsfluss zwischen einer Energiespeichereinrichtung und den beiden Motoren/Generatoren. Dieses Getriebe bietet zwei Bereiche oder Betriebsmodi eines elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT), indem es selektiv einen Drehzahlverhältnisbereich mit Eingangsleistungsverzweigung und einen Drehzahlverhältnisbereich mit Verbundleistungsverzweigung bereitstellt. Es kann auch selektiv ein festes Drehzahlverhältnis erreicht werden.
Hybridsysteme können die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs auf eine Vielfalt von Wegen verbessern. Beispielsweise kann die Maschine im Leerlauf, während Zeiträumen mit Verzögerung und Bremsen und während Zeiträumen mit einem Betrieb bei niedriger Drehzahl oder leichter Belastung ausgeschaltet werden, um Wirkungsgradverluste aufgrund des Zugs an der Maschine zu beseitigen. Aufgefangene Bremsenergie (über regeneratives Bremsen) oder Energie, die durch einen der Motoren gespeichert wird, der während Zeiträumen, in denen die Maschine arbeitet, als Generator wirkt, wird während dieser Zeiträume mit ausgeschalteter Maschine benutzt. Ein vorübergehender Bedarf nach Maschinendrehmoment oder Maschinenleistung wird durch die Motoren/Generatoren während des Betriebes in den elektrisch verstellbaren Modi mit eingeschalteter Maschine ergänzt, was eine geringere Dimensionierung der Maschine zulässt, ohne das hervortretende Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu vermindern. Zusätzlich kann die Maschine bei oder in der Nähe des Punktes mit optimalem Wirkungsgrad für einen gegebenen Leistungsbedarf betrieben werden. Der Motor/Generator ist in der Lage, kinetische Energie des Fahrzeugs während des Bremsens aufzufangen, die dazu verwendet wird, die Maschine länger aus zu halten, Maschinendrehmoment oder Maschinenleistung zu ergänzen und/oder bei einer niedrigeren Maschinendrehzahl zu arbeiten, oder die Nebenaggregatleistungsversorgung zu unterstützen. Zusätzlich sind die Motoren/Generatoren bei der Leistungserzeugung für die Nebenaggregate sehr effizient, und elektrische Leistung von der Batterie dient als verfügbare Drehmomentreserve, was einen Betrieb bei einem zahlenmäßig niedrigen Drehzahlverhältnis des Getriebes erlaubt.
Ein System mit Eingangsleistungsverzweigung und einem Modus erfordert während der Beschleunigung, dass ein hoher Anteil der Maschinenleistung durch den elektrischen Weg fließt, wodurch der Motorleistungsbedarf erhöht wird und potentiell ein DC/DC-Wandler zwischen einer Speicherbatterie und den Motoren/Generatoren erforderlich ist, um genug Spannung bereitzustellen. Zusätzlich muss der Abtriebsmotor in einer Konstruktion mit Eingangsleistungsverzweigung auch ein hohes Nenndrehmoment besitzen; und zwar abhängig von dem verfügbaren Übersetzungsverhältnis typischerweise das ein- bis zweifache des Maschinendrehmoments.
Ein System mit zwei Modi und Verbundleistungsverzweigung erreicht allgemein eine breite Übersetzungsverhältnisabdeckung, erfordert aber Kupplungen und Modusübergänge mit zugehörigen Fliehkraft- und Durchrutschverlusten und Nebenaggregatleistungsanforderungen.
Die nicht vorveröffentlichte US 2006/0148605 A1 offenbart verschiedene Ausführungsformen von elektromechanischen Getrieben.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit Verbundleistungsverzweigung bereitzustellen, das keinen hohen Motorleistungsbedarf aufweist, mit einem Abtriebsmotor mit weniger hohem Nenndrehmoment versehen sein kann und geringere Fliehkraft- und Durchrutschverluste aufweist, sowie geringere Nebenaggregatleistungen erfordert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 11, 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 3 bis 10, 12 und 14.
Es ist ein Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung vorgesehen, das zwei mechanische Leistungswege aufweist. Ein mechanischer Weg ist vorwiegend bei niedrigen Drehzahlverhältnissen aktiv, wobei der andere Weg vorwiegend bei hohen Drehzahlverhältnissen aktiv ist. Ein Reduktionsverhältnis ist in dem Weg verfügbar, der für hohe Drehzahlverhältnisse angewandt wird, wobei Leistungsanforderungen des elektrischen Weges vermindert werden. Zusätzlich erlaubt die Verfügbarkeit des Reduktionsverhältnisses, das beide der zwei Motoren/Generatoren eine Konstruktion mit relativ niedrigem Drehmoment besitzen können.
Genauer weist ein elektromechanisches Getriebe innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung ein Antriebselement, ein Abtriebselement, einen ersten und zweiten Elektromotor/Generator, einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz und ein Reduktionszahnrad auf. Die Differenzialzahnradsätze, die Planetenradsätze sein können, weisen jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element auf und sind durch einen ersten, zweiten und dritten Knoten von einem ersten und zweiten Hebel eines Hebeldiagramms darstellbar. Das Reduktionszahnrad ist funktional (mechanisch) mit dem Abtriebselement verbunden und ist konfiguriert, um eine Reduktion eines Drehzahlverhältnisses bereitzustellen. Der erste Knoten des ersten Hebels ist funktional mit dem Antriebselement verbunden und ist ständig mit dem ersten Knoten des zweiten Hebels zur gemeinsamen Rotation verbunden. Der zweite Knoten des ersten Hebels ist funktional mit dem Abtriebselement von, das heißt ohne Verbindung durch, entweder dem zweiten Hebel oder dem Reduktionszahnrad verbunden (das heißt ohne das Reduktionsverhältnis, das durch das Reduktionszahnrad bereitgestellt wird, das den Einfluss auf die Drehzahl des Abtriebselements hat). Der dritte Knoten des ersten Hebels ist ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden, und der dritte Knoten des zweiten Hebels ist ständig mit dem zweiten Motor/Generator verbunden. Somit ist ein elektrisch verstellbares Getriebe mit Verbundleistungsverzweigung vorgesehen, das zwei mechanische Leistungswege aufweist: Der erste Weg wird durch den ersten und zweiten Knoten des ersten Hebels unabhängig von dem zweiten Hebel oder dem Reduktionszahnrad hergestellt, und der zweite Weg wird durch den ersten Knoten des ersten Hebels, den ersten und zweiten Knoten des zweiten Hebels und das Reduktionszahnrad hergestellt. Das Reduktionszahnrad wirkt mit dem Reduktionsverhältnis, das es bereitstellt, nur in dem zweiten Weg.
Das Reduktionszahnrad kann als ein erstes Element oder erster Knoten eines dritten Differenzialzahnradsatzes vorgesehen sein, der auch ein zweites und drittes Element aufweist, um einen dritten Hebel mit drei Knoten zu bilden. In diesem Fall sind das Abtriebselement und der zweite Knoten des dritten Hebels ständig mit dem zweiten Knoten des dritten Hebels verbunden, und der dritte Knoten des dritten Hebels ist an einem feststehenden Element festgelegt.
Alternativ kann das Reduktionszahnrad mit einer Verteilerwelle drehbar sein, die axial von der Drehachse des Antriebselements und dem ersten und zweiten Motor/Generator beabstandet ist. In dieser Ausführungsform ist auch ein zweites Verteilerzahnrad zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle verbunden und kämmt mit dem zweiten Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes.
Der zweite Motor/Generator wird dazu verwendet, einen elektrischen Anfahrmodus (wenn er als Motor wirkt) sowie einen regenerativen Bremsmodus (wenn er als Generator wirkt) bereitzustellen. Der zweite Motor/Generator kann auch in einem Rückwärtsmodus antreiben, wenn er als Motor wirkt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Bremse vorgesehen, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an dem feststehenden Element festzulegen. In einer solchen Ausführungsform liefert die Bremse ein Reaktionsdrehmoment, und der erste Motor/Generator ist somit verfügbar, um als Motor zu wirken und somit den zweiten Motor/Generator in entweder dem elektrischen Anfahrmodus oder dem Rückwärtsmodus zu unterstützen, oder um als Generator zu wirken und somit den zweiten Motor/Generator beim regenerativen Bremsen zu unterstützen.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Getriebes innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, das in Hebeldiagrammform gezeigt ist;
2 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Getriebes von 1 in Stickdiagrammform;
3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Getriebes von 1 in Stickdiagrammform;
4 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Getriebes von 1 in Stickdiagrammform;
5 ist ein Schaubild, das die Drehzahl von verschiedenen Komponenten eines Getriebes innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung über die Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Beschleunigung mit weit offener Drosselklappe zeigt;
6 ist ein Schaubild, das die Drehzahlen der Komponenten von
5 über die Fahrzeuggeschwindigkeit während konstanter Fahrt zeigt; und
7 ist ein Schaubild, das elektrische Leistungsanforderungen eines Getriebes innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung relativ zu elektrischen Leistungsanforderungen von anderen Typen von elektromechanischen Getrieben zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 eine Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT), das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und mit dem eine Maschine 11 verbunden ist. Das Getriebe 10 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 11 zu empfangen. Die Maschine 11 weist eine Abtriebswelle auf, die als ein Antriebselement 12 des Getriebes 10 dient. Ein Abtriebselement 14 des Getriebes 10 ist mit, einer Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden, um Antriebsleistung an die Räder eines Fahrzeugs abzugeben. Das Getriebe 10 ist in 1 durch ein Hebeldiagramm 16 dargestellt, wie es Fachleute leicht verstehen werden. Ein erster Hebel 20, der einen ersten Differenzialzahnradsatz darstellt, umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten A, B bzw. C. Der erste Differenzialzahnradsatz ist vorzugsweise ein Planetenradsatz. Die Knoten A, B und C stellen ein erstes, ein zweites und ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes, bevorzugt einen Träger, ein Hohlrad und ein Sonnenrad dar, aber nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge.
Das Getriebe 10 umfasst auch einen zweiten Hebel 30, der einen zweiten Differenzialzahnradsatz darstellt und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten D, E bzw. F umfasst. Der zweite Differenzialzahnradsatz ist vorzugsweise ein Planetenradsatz. Die Knoten D, E und F stellen eine erstes, ein zweites und ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes dar, wobei das erste, zweite und dritte Element ein Hohlrad, ein Träger und ein Sonnenrad sind, aber nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge.
Das Getriebe 10 umfasst ferner einen dritten Hebel 40, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten G, H bzw. I umfasst. Fachleute werden erkennen, dass der dritte Hebel 40 einen Differenzialzahnradsatz, wie etwa einen Planetenradsatz, oder kämmende Zahnräder an parallelen Drehachsen darstellen kann, wie es nachstehend anhand von 4 besprochen wird. Knoten G stellt das Element des Hebels 40 dar, das als Reduktionszahnrad wirkt, wobei eine Reduktion des Drehzahlverhältnisses bereitgestellt wird, wenn Leistung in den Knoten G fließt und in Modus H heraus zu dem Abtriebselement 14 fließt. Die Reduktion des Drehzahlverhältnisses hängt von den gewählten Zähnezahlen der Zahnradelemente ab, die durch den Hebel 40 dargestellt sind.
Das Antriebselement 12 ist auch ständig mit dem Knoten A verbunden. Ein Verbindungselement 50 verbindet den Knoten B ständig mit dem Knoten H. Ein Verbindungselement 52 verbindet den Knoten A ständig mit dem Knoten D. Ein Verbindungselement 54 verbindet den Knoten E ständig mit dem Knoten G. Das Abtriebselement 14 ist ständig mit dem Knoten H verbunden. Ein zusätzliches Achsantriebsgetriebe (nicht gezeigt) kann zwischen dem Knoten H und dem Abtriebselement 14 angeordnet und mit diesen verbunden sein.
Ein erster Motor/Generator 60 (mit MG1 bezeichnet) ist ständig mit dem Knoten C verbunden. Ein zweiter Motor/Generator 62 (mit MG2 bezeichnet) ist ständig mit dem Knoten F verbunden. Eine Verbindung der Motoren/Generatoren 60, 62 mit den Knoten C bzw. F macht das Getriebe zu einem EVT, d. h. einem Hybridgetriebe mit einem Motor/Generator, der mit einem Element eines Differenzialzahnradsatzes verbunden ist, um ein stufenlos verstellbares Verhältnis durch den Zahnradsatz herzustellen. Eine Batterie und ein Controller, die in 1 nicht gezeigt sind aber mit den Motoren/Generatoren 60, 62 auf ähnliche Weise verbunden sind, wie sie anhand der 2–4 sind beschrieben wurde, werden angewandt, um selektiv Leistung über die Knoten C bzw. F zu empfangen oder zuzuführen.
Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus, Bremse 70, legt das Antriebselement selektiv an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse 72, fest. Da die Bremse 70 optional ist, ist sie in 1 gestrichelt gezeigt. Knoten I ist ständig mit dem Getriebegehäuse 72 verbunden.
Ein erster mechanischer Leistungsweg umfasst Knoten A, Knoten B, Verbindungselement 50 und Knoten H. Ein zweiter mechanischer Leistungsweg umfasst Knoten A, Knoten D, Knoten E, Knoten G und Knoten H.
Beschreibung der Arbeitsweise
Anfahren, Vorwärtsmodus
Das System ist in der Lage, das Fahrzeug anzufahren, wobei die Maschine 11 ausgeschaltet ist oder läuft. Wenn die Maschine 11 ausgeschaltet ist, wird MG2 62 dazu verwendet, das Fahrzeug durch ein Reduktionsübersetzungsverhältnis, das von dem zweiten Planetenradsatz geliefert wird, der durch Hebel 30 dargestellt ist, und ein Reduktionsverhältnis, das durch Hebel 40 über ein Reduktionszahnrad geliefert wird (das durch Knoten G dargestellt ist) anzufahren. Die Maschine 11 bleibt bei einer Drehzahl von null und MG1 60 läuft in der Rückwärtsrichtung um, wobei er Reaktionsdrehmoment bereitstellt, um die Maschine 11 auf einer Drehzahl von null zu halten. Wenn die Bremse 70 vorhanden ist, ist es nicht notwendig, dass MG1 60 Reaktionsdrehmoment bereitstellt, und MG1 60 kann als Motor wirken, um den MG2 62 mit Antriebsdrehmoment zu unterstützen. Um die Maschine 11 zu starten, verzögert MG1 60 auf eine Drehzahl von null, während MG2 62 ein Reaktionsdrehmoment sowie ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt. Während dieses Prozesses verzögert MG2 62, wobei er seine Trägheitsenergie an die Straße abgibt. Dies beschleunigt die Maschine 11 auf eine Drehzahl, bei der sie mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Sobald die Maschine 11 läuft, wird Maschinenleistung durch den ersten Planetenradsatz, der durch Hebel 20 dargestellt ist, und MG1 60, der Leistung erzeugt, während MG2 62 einen Motorantrieb bereitstellt, verzweigt.
Fahren, Vorwärtsmodus
Leistung wird sowohl durch einen mechanischen Weg als auch durch einen elektrischen Weg auf das Abtriebselement 14 übertragen. Das System arbeitet in einem Modus mit Verbundleistungsverzweigung. Der Leistungsfluss erfolgt in der Vorwärtsrichtung (nicht zirkulierend), solange die Motoren MG1 60 und MG2 62 eine positive Drehzahl haben. Wenn die Drehzahl des Motors MG1 60 negativ ist, wirkt MG2 62 als Generator, um dem Motor MG1 60 Leistung zuzuführen. Bei einem Betrieb mit niedrigem Übersetzungsverhältnis, läuft MG2 62 mit einer relativ hohen Drehzahl.
Dies bietet den Vorteil, dass Trägheitsenergie, die in dem umlaufenden MG2 62 gespeichert ist, verfügbar ist, um die Batterieleistung während Gasgabe-Bedingungen (d. h. wenn eine Beschleunigung gewünscht ist) zu unterstützen. Mit dieser Konstruktion sollten eine äußerst gute Sprungantwort und schnelle ”Herunterschaltvorgänge” erzielbar sein. Für hohe Übersetzungsverhältnisse wird die Drehzahl von MG2 62 negativ, und der Leistungsfluss erfolgt in der Rückwärtsrichtung (zirkulierend). Alternativ könnte MG2 62 in der Nähe einer Drehzahl von null gehalten werden, und die Batterieleistung könnte durch MG1 60 zugeführt werden.
Ein regeneratives Bremsen wird bewerkstelligt, indem das Drehmoment der Maschine 11, des Motors MG1 60 und des Motors MG2 62 ausgeglichen wird, um die gewünschte Verzögerungsrate bereitzustellen. Sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig genug wird, kann die Maschine 11 abschalten, und eine weitere Verzögerung kann bewerkstelligt werden, indem MG2 62, der als Generator wirkt, dazu verwendet wird, als der primäre bremsende Motor/Generator zu dienen, und MG1 60 einen Motorantrieb bereitstellt, um ein Reaktionsdrehmoment zu liefern. Wenn die Bremse 70 vorhanden ist, wird die Steuerung des Überganges von Ein zu Aus der Maschine vereinfacht, da die Bremse auf die Weise mit gesteuertem Schlupf betrieben werden kann, um ein Drehmoment direkt auf die Maschinenwelle aufzubringen, um diese mit der gewünschten Rate zu verlangsamen. Der MG1 60 muss auch nicht länger Reaktionsdrehmoment bereitstellen, und kann daher beim Bremsen unterstützen.
Fahren, Rückwärtsmodus
Das System ist zu einem Betrieb im Rückwärtsmodus in der Lage, wobei die Maschine 11 ausgeschaltet ist oder die Maschine 11 läuft. Ein Rückwärtsbetrieb bei laufender Maschine 11 bringt eine große zirkulierende Leistung mit sich, wobei der MG1 60 Strom erzeugt und auch Reaktionsdrehmoment bereitstellt, und MG2 62 einen Motorantrieb in Rückwärtsrichtung für das Fahrzeug liefert. Dies wird dazu tendieren, die Leistung zu begrenzen, die im Rückwärtsmodus an die Straße abgegeben werden kann. Bei ausgeschalteter Maschine 11 wird unter Verwendung von Batterieleistung zirkulierende Leistung verringert, ist aber dennoch für den MG1 60 erforderlich, um ein Reaktionsdrehmoment bereitzustellen. Die Verwendung der Bremse 70 beseitigt die Notwendigkeit für zirkulierende Leistung im Rückwärtsgang bei ausgeschalteter Maschine 11 und lässt zu, dass MG1 60 das Antreiben des Fahrzeugs unterstützt.
Ein entscheidender Vorteil dieser Konstruktion gegenüber anderen EVT-Konstruktionen ist, dass der elektrische Leistungsfluss über einen breiten Übersetzungsverhältnisbereich vorwärts (nicht zirkulierend) erfolgt. Zirkulierende elektrische Leistung (oder eine Leistungsschleife) in einem EVT bezieht sich auf eine Bedingung, bei der der mechanische Weg mehr als 100% der Abtriebsleistung transportiert. Unter Bedingungen eines normalen elektrischen Leistungsflusses vorwärts, wird die Maschinenleistung verzweigt, wobei ein gewisser Anteil elektrisch und der Rest mechanisch übertragen wird. Wenn bei höheren Drehzahlverhältnissen gearbeitet wird, wird die Drehzahl von MG2 62 negativ, wodurch die Richtung des elektrischen Leistungsflusses umgekehrt wird, so dass der mechanische Weg die volle Abtriebsleistung plus die elektrische Leistung transportieren muss. Man sagt, dass unter dieser Bedingung die elektrische Leistung in dem System zirkuliert. Deshalb müssen das Drehmoment und die Leistung des elektrischen Weges für mehr als 100% des Abtriebsdrehmoments und der Abtriebsleistung bemessen sein, um die zirkulierende Leistung aufzunehmen.
Erste Ausführungsform
Das Getriebe 10, das in 1 in Hebeldiagrammform dargestellt ist, kann durch eine Anzahl von bezüglich der Konstruktion alternativen Ausführungsformen realisiert werden, einschließlich jene, die in den 2 und 3, die Längskonstruktionen sind, durch Stickdiagramme dargestellt sind. 2 zeigt ein Getriebe 100, das konstruiert ist, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 11 zu empfangen. Die Maschine 11 weist eine Abtriebswelle auf, die als ein Antriebselement 12 des Getriebes 100 dient. Ein Abtriebselement 14 des Getriebes 100 ist mit einer Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden, um Antriebsleistung an die Räder eines Fahrzeugs abzugeben. Das Getriebe 100 umfasst drei einfache Planetenradsätze. Ein erster Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122 (als S1 bezeichnet), ein Hohlrad 124 (als R1 bezeichnet) und einen Träger 127, der mehrere Planetenräder 129 (als P1 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Sonnenrad 122 als auch dem Hohlrad 124 drehbar lagert.
Das Getriebe 100 umfasst auch einen zweiten Planetenradsatz 130, der ein Sonnenrad 132 (als S2 bezeichnet), ein Hohlrad 134 (als R2 bezeichnet) und einen Träger 137 umfasst, der mehrere Planetenräder 139 (als P2 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 134 als auch dem Sonnenrad 132 drehbar lagert.
Das Getriebe 100 umfasst ferner einen dritten Planetenradsatz 140, der ein Sonnenrad 142 (als S3 bezeichnet), ein Hohlrad 144 (als R3 bezeichnet) und einen Träger 147 umfasst, der mehrere Planetenräder 149 (als P3 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 144 als auch dem Sonnenrad 142 drehbar lagert.
Das Antriebselement 12 ist ständig mit dem Träger 127 verbunden. Ein Verbindungselement 150 verbindet das Hohlrad 124 ständig mit dem Träger 147 und dem Abtriebselement 14. Ein Verbindungselement 152 verbindet den Träger 127 ständig mit dem Hohlrad 134. Ein Verbindungselement 154 verbindet den Träger 137 ständig mit dem Hohlrad 144. Das Abtriebselement 14 ist ständig mit dem Träger 147 verbunden.
Ein erster Motor/Generator 160 (als MG1 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 122 verbunden. Ein zweiter Motor/Generator 162 (als MG2 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 132 verbunden. Eine Batterie 164 liefert oder empfangt unter Steuerung des Controllers 166 selektiv Leistung an/von MG1 160 und/oder MG2 162. Andere elektrische Speichereinrichtungen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterie 164 verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die Batterie 164 wird abhängig von Energierückgewinnungsanforderungen, regionalen Gegebenheiten, wie etwa Steigung und Temperatur, und anderen Anforderungen, wie etwa Emissionen, Hilfskraft und elektrischer Bereich, bemessen sein.
Der Controller 166 steht mit der Batterie 164 und mit MG1 160 und MG2 162 in Signalverbindung. Der Controller 166 kommuniziert zusätzlich mit anderen elektrischen Fahrzeugkomponenten (nicht gezeigt), wie elektrischen Hilfskraftlenk- und elektrischen Motorbremssystemen usw.
Der Controller 166 spricht auf eine Vielfalt von Eingangssignalen an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bedieneranforderung, das Niveau, bis zu dem die Batterie 164 aufgeladen ist, und die Leistung, die von der Maschine 11 aufgebracht wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen der Batterie 164 und den Motoren/Generatoren MG1 160 und MG2 162 zu regeln. Der Controller 166 kann jeden der Motoren/Generatoren 160 und 162 so manipulieren, dass er als Motor oder Generator wirkt, indem die geeignete Spannung bzw. der geeignete Strom über Stromrichter 168 bzw. 169 angelegt wird. Die Umrichter 168, 169 regeln den Leistungsfluss zwischen der Batterie 164 und den Motoren/Generatoren MG1 160, MG2 162, um eine Umwandlung zwischen Gleichstromleistung, die von der Batterie 164 benutzt wird, und Wechselstromleistung, die von den Motoren/Generatoren MG1 160, MG2 162 benutzt und/oder erzeugt wird, vorzunehmen. Fachleute verstehen die Verwendung von Stromumrichtern leicht.
Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus, Bremse 170, legt das Antriebselement 12 selektiv an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse 172, fest. Da die Bremse 170 optional ist, ist sie in 2 gestrichelt gezeigt. Das Sonnenrad 142 ist ständig mit dem Getriebegehäuse 172 verbunden.
Die Beziehung zwischen dem Stickdiagramm des Getriebes 100 und dem Hebeldiagramm von 1 ist wie folgt: der Planetenradsatz 120 entspricht dem Hebel 20, der Planetenradsatz 130 entspricht dem Hebel 30, der Planetenradsatz 140 entspricht dem Hebel 40. Genauer ist der Träger 127 Knoten A, das Hohlrad 124 ist Knoten B und das Sonnenrad 122 ist Knoten C. Das Hohlrad 134 ist Knoten D, der Träger 137 ist Knoten E und das Sonnenrad 132 ist Knoten F. Das Hohlrad 144 ist Knoten G (das Reduktionszahnrad, das durch den Zahnradsatz 140 ein festes Reduktionsverhältnis bereitstellt), der Träger 147 ist Knoten H und das Sonnenrad 142 ist Knoten I. Der erste mechanische Weg umfasst den Träger 127, das Hohlrad 124, das Verbindungselement 150 und den Träger 147. Der zweite mechanische Weg umfasst den Träger 127, das Verbindungselement 152, das Hohlrad 134, den Träger 137, das Verbindungselement 154, das Hohlrad 144 und den Träger 147. Das Reduktionsverhältnis, das in dem zweiten mechanischen Weg erreicht wird (d. h. das Verhältnis des Drehzahleingangs an dem Hohlrad 144 zu dem Drehzahlausgang an dem Träger 147) ist gemäß folgender Formel: RR2 = 1 + S/R, wobei RR2 das Reduktionsverhältnis in dem zweiten mechanischen Weg ist, R die Zähnezahl des Hohlrads 144 ist und S die Zähnezahl des Sonnenrads 142 ist.
Das Getriebe 100 arbeitet wie oben in Bezug auf das Getriebe 10 beschrieben, um den Anfahrmodus, den Vorwärtsfahrmodus, den Rückwärtsfahrmodus und ein regeneratives Bremsen zu erreichen.
Zweite Ausführungsform
Das Stickdiagramm von 3, das das Hebeldiagramm 16 von 1 verkörpert, ist ähnlich wie das Stickdiagramm von 2, ändert aber die Reduktionszahnradverbindungen, so dass sich ein höheres Reduktionsverhältnis ergibt. 3 zeigt ein Getriebe 200, das konstruiert ist, um zumindest einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 11 zu empfangen. Die Maschine 11 weist eine Abtriebswelle auf, die als ein Antriebselement 12 des Getriebes 200 dient. Ein Abtriebselement 14 des Getriebes 200 ist mit einer Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden, um Antriebsleistung an die Räder eines Fahrzeugs abzugeben. Das Getriebe 200 umfasst drei einfache Planetenradsätze. Ein erster Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222 (als S1 bezeichnet), ein Hohlrad 224 (als R1 bezeichnet) und einen Träger 227, der mehrere Planetenräder 229 (als P1 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Sonnenrad 222 als auch dem Hohlrad 224 drehbar lagert.
Das Getriebe 200 umfasst auch einen zweiten Planetenradsatz 230, der ein Sonnenrad 232 (als S2 bezeichnet), ein Hohlrad 234 (als R2 bezeichnet) und einen Träger 237 umfasst, der mehrere Planetenräder 239 (als P2 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 234 als auch dem Sonnenrad 232 lagert.
Das Getriebe 200 umfasst ferner einen dritten Planetenradsatz 240, der ein Sonnenrad 242 (als S3 bezeichnet), ein Hohlrad 244 (als R3 bezeichnet) und einen Träger 247 umfasst, der mehrere Planetenräder 249 (als P3 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 244 als auch dem Sonnenrad 242 drehbar lagert.
Das Antriebselement 12 ist ständig mit dem Träger 227 verbunden. Ein Verbindungselement 250 verbindet das Hohlrad 224 ständig mit dem Träger 247 und dem Abtriebselement 14. Ein Verbindungselement 252 verbindet den Träger 227 ständig mit dem Hohlrad 234. Ein Verbindungselement 254 verbindet den Träger 237 ständig mit dem Sonnenrad 242. Das Abtriebselement 14 ist ständig mit dem Träger 247 verbunden.
Ein erster Motor/Generator 260 (als MG1 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 222 verbunden. Ein zweiter Motor/Generator 262 (als MG2 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 232 verbunden. Eine Batterie 264 liefert oder empfingt unter der Steuerung des Controllers 266 selektiv Leistung an/von MG1 260 und/oder MG2 262. Andere elektrische Speichereinrichtungen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterie 264 verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die Batterie 264 wird abhängig von Energierückgewinnungsanforderungen, regionalen Gegebenheiten, wie etwa Steigung und Temperatur, und anderen Anforderungen, wie etwa Emissionen, Hilfskraft und elektrischer Bereich, bemessen sein.
Der Controller 266 steht mit der Batterie 264 und mit MG1 260 und MG2 262 in Signalverbindung. Der Controller 266 kommuniziert zusätzlich mit anderen elektrischen Fahrzeugkomponenten (nicht gezeigt), wie elektrischen Hilfskraftlenk- und elektrischen Motorbremssystemen usw.
Der Controller 266 spricht auf eine Vielfalt von Eingangssignalen an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bedieneranforderung, das Niveau, bis zu dem die Batterie 264 aufgeladen ist, und die Leistung, die von der Maschine 11 aufgebracht wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen der Batterie 264 und den Motoren/Generatoren MG1 260 und MG2 262 zu regeln. Der Controller 266 kann jeden der Motoren/Generatoren 260 und 262 so manipulieren, dass er als Motor oder Generator wirkt, indem die geeignete Spannung bzw. der geeignete Strom über Stromrichter 268 bzw. 269 angelegt wird. Die Umrichter 268, 269 regeln den Leistungsfluss zwischen der Batterie 264 und den Motoren/Generatoren MG1 260, MG2 262, um eine Umwandlung zwischen Gleichstromleistung, die von der Batterie 264 benutzt wird, und Wechselstromleistung, die von den Motoren/Generatoren MG1 260, MG2 262 benutzt und/oder erzeugt wird, vorzunehmen. Fachleute verstehen die Verwendung von Stromumrichtern leicht.
Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus, Bremse 270, legt das Antriebselement 12 selektiv an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse 272, fest. Da die Bremse 270 optional ist, ist sie in 3 gestrichelt gezeigt. Das Hohlrad 244 ist ständig mit dem Getriebegehäuse 272 verbunden.
Die Beziehung zwischen dem Stickdiagramm des Getriebes 200 und dem Hebeldiagramm von 1 ist wie folgt: der Planetenradsatz 220 entspricht dem Hebel 20, der Planetenradsatz 230 entspricht dem Hebel 30, der Planetenradsatz 240 entspricht dem Hebel 40. Genauer ist der Träger 227 Knoten A, das Hohlrad 224 ist Knoten B und das Sonnenrad 222 ist Knoten C. Das Hohlrad 234 ist Knoten D, der Träger 237 ist Knoten E und das Sonnenrad 232 ist Knoten F. Das Sonnenrad 242 ist Knoten G (das Reduktionszahnrad, das durch den Zahnradsatz 240 ein festes Reduktionsverhältnis bereitstellt), der Träger 247 ist Knoten H und das Hohlrad 242 ist Knoten I. Der erste mechanische Weg umfasst den Träger 227, das Hohlrad 224, das Verbindungselement 250 und den Träger 247. Der zweite mechanische Weg umfasst den Träger 227, das Verbindungselement 252, das Hohlrad 234, den Träger 237, das Verbindungselement 254, das Sonnenrad 244, die Planetenräder 249 und den Träger 247. Das Reduktionsverhältnis, das in dem zweiten mechanischen Weg erreicht wird (d. h. das Verhältnis des Drehzahleingangs an dem Sonnenrad 242 zu dem Drehzahlausgang an dem Träger 247) ist gemäß der folgenden Formel: RR2 = 1 + R/S, wobei RR2 das Reduktionsverhältnis in dem zweiten mechanischen Weg ist, R die Zähnezahl des Hohlrads 244 ist und S die Zähnezahl des Sonnenrads 242 ist.
Da das Verhältnis von Hohlradzähnezahl zu Sonnenradzähnezahl (R/S) größer ist als das Verhältnis von Sonnenradzähnezahl zu Hohlradzähnezahl (S/R) ist das in dem zweiten mechanischen Weg erreichte Reduktionsverhältnis für das Getriebe 200 von 3 immer größer als für das Getriebe 100 von 2. Das Getriebe 200 arbeitet wie oben in Bezug auf das Getriebe 10 beschrieben, um den Anfahrmodus, den Vorwärtsfahrmodus, den Rückwärtsfahrmodus und das regenerative Bremsen zu erreichen.
Dritte Ausführungsform
4 ist eine andere Ausführungsform eines elektromechanischen Getriebes 300 innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung. Das Getriebe 300 weist eine Querkonstruktion auf, wobei eine Querwelle mit Verteilerzahnrädern, die ein Reduktionszahnrad umfassen, benutzt wird, um ein Reduktionsverhältnis in einem zweiten mechanischen Leistungsweg bereitzustellen. Somit ist der Hebel 40 von 1 durch die Verteilerachse und Verteilerzahnräder wie nachstehend beschrieben ersetzt.
Das Getriebe 300 ist konstruiert, um zumindest einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 11 zu empfangen. Die Maschine 11 weist eine Abtriebswelle auf, die als ein Antriebselement 12 des Getriebes 300 dient. Ein Abtriebselement 14 des Getriebes 300 ist mit einer Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden, um Antriebsleistung an die Räder eines Fahrzeugs abzugeben. Das Getriebe 300 umfasst zwei einfache Planetenradsätze. Ein erster Planetenradsatz 320 umfasst ein Sonnenrad 322 (als S1 bezeichnet), ein Hohlrad 324 (als R1 bezeichnet) und einen Träger 327, der mehrere Planetenräder 329 (als P1 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Sonnenrad 322 als auch dem Hohlrad 324 drehbar lagert.
Das Getriebe 300 umfasst auch einen zweiten Planetenradsatz 330, der ein Sonnenrad 332 (als S2 bezeichnet), ein Hohlrad 334 (als R2 bezeichnet) und einen Träger 337 umfasst, der mehrere Planetenräder 339 (als P2 bezeichnet) in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 334 als auch dem Sonnenrad 332 drehbar lagert.
Das Getriebe 300 umfasst ferner eine Verteilerwelle 380, mit der ein Reduktionsverteilerzahnrad 382 zur gemeinsamen Rotation verbunden ist. Das Reduktionsverteilerzahnrad 382 kämmt mit dem Träger 337 zur gemeinsamen Rotation mit diesem. An einem Außenumfang sind an dem Träger 337 Zähne gebildet, die mit dem verzahnten Reduktionsverteilerzahnrad 382 kämmen. Alternativ kann ein zusätzliches Zahnrad mit äußeren Zähnen, das koaxial mit dem Träger 337 ist, an dem Ende des Trägers 337 montiert sein, so dass das zusätzliche Zahnrad mit dem Reduktionsverteilerzahnrad 382 kämmt. Ein zweites Verteilerzahnrad 384 ist auch zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle 380 verbunden. Das zweite Verteilerzahnrad 384 kämmt mit dem Hohlrad 324, an dessen Außenumfang Zähne gebildet sind. Alternativ kann ein zusätzliches Zahnrad koaxial mit dem Hohlrad 324 benachbart zu dem Hohlrad 324 montiert sein, wobei in diesem Fall das zusätzliche Zahnrad mit dem zweiten Verteilerzahnrad 384 kämmen kann. Ein Achsantriebszahnradsatz 386 umfasst ein Zahnrad 388, das zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle 380 verbunden ist. Der Achsantriebszahnradsatz 386 umfasst ferner ein Zahnrad 389, das mit dem Zahnrad 388 kämmt und zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 14 verbunden ist.
Das Antriebselement 12 ist ständig mit dem Träger 327 verbunden. Ein Verbindungselement 352 verbindet den Träger 327 ständig mit dem Hohlrad 334. Das Abtriebselement 14 ist funktional mit dem Hohlrad 324 durch das Verteilerzahnrad 384, die Verteilerwelle 380 und den Achsantriebszahnradsatz 386 verbunden.
Ein erster Motor/Generator 360 (als MG1 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 322 verbunden. Ein zweiter Motor/Generator 362 (als MG2 bezeichnet) ist ständig mit dem Sonnenrad 332 verbunden. Eine Batterie 364 liefert oder empfängt unter der Steuerung des Controllers 366 selektiv Leistung an/von MG1 360 und/oder MG2 362. Andere elektrische Speichereinrichtungen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterie 364 verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die Batterie 364 wird abhängig von Energierückgewinnungsanforderungen, regionalen Gegebenheiten, wie etwa Steigung und Temperatur, und anderen Anforderungen, wie etwa Emissionen, Hilfskraft und elektrischer Bereich, bemessen sein.
Der Controller 366 steht mit der Batterie 364 in Signalverbindung und kommuniziert mit MG1 360 und MG2 362. Der Controller 366 kommuniziert zusätzlich mit anderen elektrischen Fahrzeugkomponenten (nicht gezeigt), wie elektrischen Hilfskraftlenk- und elektrischen Motorbremssystemen usw.
Der Controller 366 spricht auf eine Vielfalt von Eingangssignalen an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bedieneranforderung, das Niveau, bis zu dem die Batterie 364 aufgeladen ist, und die Leistung, die von der Maschine 11 aufgebracht wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen der Batterie 364 und den Motoren/Generatoren MG1 360 und MG2 362 zu regeln. Der Controller 366 kann jeden der Motoren/Generatoren 360 und 362 so manipulieren, dass er als Motor oder Generator wirkt, indem die geeignete Spannung bzw. der geeignete Strom über Stromrichter 368 bzw. 369 angelegt wird. Die Umrichter 368, 369 regeln den Leistungsfluss zwischen der Batterie 364 und den Motoren/Generatoren MG1 360, MG2 362, um eine Umwandlung zwischen Gleichstromleistung, die von der Batterie 364 benutzt wird, und Wechselstromleistung, die von den Motoren/Generatoren MG1 360, MG2 362 benutzt und/oder erzeugt wird, vorzunehmen. Fachleute verstehen die Verwendung von Stromumrichtern leicht.
Die Beziehung zwischen dem Stickdiagramm des Getriebes 300 und dem Hebeldiagramm von 1 ist wie folgt: der Planetenradsatz 320 entspricht dem Hebel 20, der Planetenradsatz 330 entspricht dem Hebel 30 und die Verteilerzahnräder 382, 384 entsprechendem dritten Hebel 40, wie es nachstehend beschrieben wird. Genauer ist der Träger 327 Knoten A, das Hohlrad 324 ist Knoten B und das Sonnenrad 322 ist Knoten C. Das Hohlrad 334 ist Knoten D, der Träger 337 ist Knoten E und das Sonnenrad 332 ist Knoten F. Fachleute werden erkennen, dass das Kämmen der außen verzahnten Träger 337 und Reduktionsverteilerzahnrad 382 durch den Hebel 40 dargestellt ist, wobei das Reduktionsverteilerzahnrad 382 Knoten G darstellt. Das Reduktionsverhältnis des Hebels 40 wird stattdessen durch die kämmenden Träger 337 Reduktionsverteilerzahnrad 382 realisiert. Das Verteilerzahnrad 384 ist Knoten H. Die Tatsache, dass die kämmenden Zahnräder (Träger 337 und Reduktionsverteilerzahnrad 382, oder Hohlrad 324 und Verteilerzahnrad 384) auf parallelen Drehachsen montiert sind, ist durch denen festgelegten Knoten I dargestellt. Die Verteilerzahnradkämmungen 324 mit 384 und 388 mit 389 bilden zusammen eine Achsantriebsreduktion, wobei das Abtriebselement 14 in der gleichen Richtung wie das Hohlrad 324 rotiert. Die zweiten Verteilerzahnradkämmungen 337 mit 382 und 388 mit 389 bilden zusammen eine Achsantriebsreduktion, wobei das Abtriebselement 14 in der gleichen Richtung wie der Träger 337 rotiert. Da die Beziehung: (Zähnezahl an Hohlrad 382)/(Zähnezahl an Träger 337) > (Zähnezahl an Zahnrad 332)/(Zähnezahl an Hohlrad 384) gilt, wird das Reduktionsverhältnis von Träger 337 zu Abtriebselement 14 größer sein als das Reduktionsverhältnis von Hohlrad 324 zu Abtriebselement 14. Fachleute werden erkennen, dass das Verhältnis: (Zähnezahl an Hohlrad 382)/(Zähnezahl an Träger 337)/(Zähnezahl an Zahnrad 384)/(Zähnezahl an Hohlrad 324) gleich dem Verhältnis des Reduktionszahnrades ist, das durch den Hebel 40 beschrieben ist. Fachleute werden auch erkennen, dass das Verhältnis: (Zähnezahl an Zahnrad 384)/(Zähnezahl an Hohlrad 324)·(Zähnezahl an Zahnrad 389)/(Zähnezahl an Zahnrad 388) gleich dem Achsantriebsverhältnis ist.
Der erste mechanische Weg umfasst den Träger 327, das Hohlrad 324, das Verteilerzahnrad 384, die Verteilerwelle 380 und den Achsantriebszahnradsatz 386. Der zweite mechanische Weg umfasst den Träger 327, das Verbindungselement 352, das Hohlrad 334, den Träger 337, das Reduktionsverteilerzahnrad 382, die Verteilerwelle 380 und den Achsantriebszabnradsatz 386. Das Reduktionsverhältnis, das in dem zweiten mechanischen Weg erreicht wird (d. h. das Verhältnis von Drehzahleingang an dem Träger 337 zu dem Drehzahlausgang an der Verteilerwelle 380) hängt von der Zähnezahl des außen verzahnten Trägers 337 und des Reduktionsverteilerzahnrades 382 ab. Das Getriebe 300 arbeitet wie oben in Bezug auf das Getriebe 10 beschrieben, um den Anfahrmodus, den Vorwärtsfahrmodus, den Rückwärtsfahrmodus und ein regeneratives Bremsen zu erreichen.
Für 4 sind beispielhafte Zähneverhältnisse: R1/S1 = 3; R2/S2 = 3; Verteilerzahnrad 384/R1 = 1, Verteilerzahnrad 382/Träger 337 = 2, Achsantriebszahnradsatz 386 = 3. Unter Annahme dieser Verhältnisse zeigt 5 Motor- und Maschinendrehzahlen während einer Beschleunigung mit weit offener Drosselklappe und 6 zeigt Motor- und Maschinendrehzahlen während der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit. 7 zeigt die Leistung des elektrischen Weges des Getriebes 300 mit diesen Übersetzungsverhältnissen im Vergleich mit einem Getriebe zwei Modi mit ähnlichen Verhältnissen.
Genauer zeigt der Ausdruck von 5 die Antriebsdrehzahl 490 (die Drehzahl des Antriebselements 12), die Abtriebsdrehzahl 491 (die Drehzahl des Abtriebselements 14), die MG1-Drehzahl 492 (die Drehzahl von MG1 360) und die MG2-Drehzahl 493 (die Drehzahl von MG2 362) während der Beschleunigung mit weit offener Drosselklappe über die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der Ausdruck von 6 zeigt die Antriebsdrehzahl 590 (die Drehzahl des Antriebselements 12), die Abtriebsdrehzahl 591 (die Drehzahl des Abtriebselements 14), die MG1-Drehzahl 592 (die Drehzahl von MG1 360) und die MG2-Drehzahl 593 (die Drehzahl von MG2 362) während konstanter Fahrt über die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der Ausdruck von 7 zeigt die Leistung des elektrischen Weges relativ zu der Maschinenleistung (d. h. die Leistung, die von den Motoren/Generatoren MG1 360 und MG2 362 geliefert wird) als einen Prozentsatz der Leistung, die von der Maschine 11 geliefert wird, für einen Bereich von Getriebeübersetzungsverhältnissen, wenn mit einer Batterieleistung von null gearbeitet wird. Ein Getriebeübersetzungsverhältnis ist das Verhältnis der Drehzahl des Antriebselements 12 zu der Drehzahl des Abtriebselements 14. Die relative Leistung des elektrischen Weges des Getriebes 300 mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung und breitem Übersetzungsverhältnis ist als Kurve 694 dargestellt. Die relative Leistung des elektrischen Weges eines typischen elektrisch verstellbaren Getriebes mit zwei Modi, Eingangsleistungsverzweigung und Verbundleistungsverzweigung ist an den Kurven 695 und 696 angegeben. Kurve 695 stellt den ersten Modus dar (in dem der Leistungsfluss in einer Eingangsleistungsverzweigungsanordnung erfolgt), und Kurve 696 stellt den zweiten Modus dar (in dem der Leistungsfluss in einer Verbundleistungsverzweigungsanordnung erfolgt). Unter der Annahme einer erwünschten Übersetzungsverhältnisabdeckung, die durch die vertikalen Begrenzungen an Linie 697 angegeben sind (eine Übersetzungsverhältnisabdeckung von 5,4), erfordert somit das typische Doppelmodusgetriebe, das die Leistung des elektrischen Weges 42% der Maschinenleistung betragen muss (siehe Punkt 699). Das Getriebe 300 mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung und breitem Übersetzungsverhältnis erfordert, dass die Leistung des elektrischen Weges 33% der Maschinenleistung betragen muss (siehe Punkt 698). 7 veranschaulicht, dass das Getriebe 300 (oder irgendein Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung und breitem Übersetzungsverhältnis innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung) eine Verringerung der Motorleistungsanforderungen und zugehörige Verringerungen der Motorgrößen- und Batteriespannungsanforderungen zulässt.
Obgleich die besten Arten zur Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Elektromechanisches Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen und durch einen ersten und einen zweiten Hebel eines Hebeldiagramms darstellbar sind, wobei jeder der Hebel einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten aufweist, die dem ersten, zweiten und dritten Element entsprechen; ein Reduktionszahnrad, das funktional mit dem Abtriebselement verbunden und konfiguriert ist, um eine Reduktion eines Drehzahlverhältnisses bereitzustellen; wobei der erste Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Antriebselement verbunden ist und ständig mit dem ersten Knoten des zweiten Hebels zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist; wobei der zweite Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Abtriebselement ohne Verbindung durch den zweiten Hebel oder das Reduktionszahnrad verbunden ist; wobei der zweite Knoten des zweiten Hebels ständig mit dem Reduktionszahnrad zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist; und wobei der dritte Knoten des ersten Hebels ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden ist, und der dritte Knoten des zweiten Hebels ständig mit dem zweiten Motor/Generator verbunden ist; wobei das Getriebe dadurch ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung mit zwei mechanischen Leistungswegen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ist, wobei das Reduktionsverhältnis in nur einem der mechanischen Leistungswege aktiv ist.
Elektromechanisches Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen und durch einen ersten und einen zweiten Hebel eines Hebeldiagramms darstellbar sind, wobei jeder der Hebel einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten aufweist, die dem ersten, zweiten und dritten Element entsprechen; ein Reduktionszahnrad, das funktional mit dem Abtriebselement verbunden und konfiguriert ist, um eine Reduktion eines Drehzahlverhältnisses bereitzustellen; eine Verteilerwelle; wobei das Reduktionszahnrad zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle verbunden ist; und ein zweites Verteilerzahnrad, das zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle verbunden ist und mit dem zweiten Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes kämmt; wobei der erste Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Antriebselement verbunden ist und ständig mit dem ersten Knoten des zweiten Hebels zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist; wobei der zweite Knoten des ersten Hebels funktional mit dem Abtriebselement ohne Verbindung durch den zweiten Hebel oder das Reduktionszahnrad verbunden ist; wobei der zweite Knoten des zweiten Hebels ständig mit dem Reduktionszahnrad zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist; und wobei der dritte Knoten des ersten Hebels ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden ist, und der dritte Knoten des zweiten Hebels ständig mit dem zweiten Motor/Generator verbunden ist; wobei das Getriebe dadurch ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung mit zwei mechanischen Leistungswegen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ist, wobei das Reduktionsverhältnis in nur einem der mechanischen Leistungswege aktiv ist.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste mechanische Weg den ersten und zweiten Knoten des ersten Hebels umfasst und nicht den zweiten Hebel oder das Reduktionselement umfasst; und wobei der zweite mechanische Weg den ersten Knoten des ersten Hebels, den ersten und zweiten Knoten des zweiten Hebels und das Reduktionszahnrad umfasst.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reduktionszahnrad ein erstes Element eines dritten Differenzialzahnradsatzes ist, der auch ein zweites Element und ein drittes Element aufweist und durch einen dritten Hebel darstellbar ist, der jeweils einen ersten, zweiten und dritten Knoten aufweist; wobei das Abtriebselement und der zweite Knoten des ersten Hebels ständig mit dem zweiten Knoten des dritten Hebels verbunden sind; und wobei der dritte Knoten des dritten Hebels an einem feststehenden Element festgelegt ist.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein elektrischer Anfahrmodus durch den zweiten Motor/Generator bereitgestellt wird, der als Motor durch den zweiten Differenzialzahnradsatz und das Reduktionszahnrad wirkt.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 5, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; wobei der erste Motor/Generator als Motor wirkt, um Antriebsdrehmoment bereitzustellen und somit den zweiten Motor/Generator bei dem elektrischen Anfahrmodus zu unterstützen, wenn die Bremse eingerückt ist.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein regeneratives Bremsen durch den zweiten Motor/Generator bereitgestellt wird, der als Generator wirkt, um die Drehzahl des Abtriebselements durch den zweiten Differenzialzahnradsatz und das Reduktionszahnrad zu verlangsamen.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; wobei der erste Motor/Generator als Generator wirkt, um den zweiten Motor/Generator beim regenerativen Bremsen zu unterstützen, wenn die Bremse eingerückt ist.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Motor/Generator als Motor wirkt, um einen Rückwärtsmodus bereitzustellen.
Elektromechanisches Getriebe nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; wobei der erste Motor/Generator als Motor wirkt, um den zweiten Motor/Generator beim Bereitstellen des Rückwärtsmodus zu unterstützen, wenn die Bremse eingerückt ist.
Elektromechanisches Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement an einem feststehenden Element festzulegen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment für den ersten Motor/Generator bereitgestellt wird. ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten, zweiten und dritten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen; ein feststehendes Element; wobei das erste Element des ersten Differenzialzahnradsatzes funktional mit dem Antriebselement verbunden ist und ständig mit dem ersten Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit diesem verbunden ist; wobei das zweite Element des ersten Differenzialzahnradsatzes ständig mit dem zweiten Element des dritten Differenzialzahnradsatzes verbunden ist; wobei das Abtriebselement ständig mit dem zweiten Element des dritten Differenzialzahnradsatzes verbunden ist, wobei das dritte Element des dritten Differenzialzahnradsatzes an dem feststehenden Element festgelegt ist, wobei das erste und zweite Element des ersten Differenzialzahnradsatzes und das zweite Element des dritten Differenzialzahnradsatzes dadurch einen ersten mechanischen Weg von dem Antriebselement zu dem Abtriebselement definieren; wobei das zweite Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des dritten Differenzialzahnradsatzes zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist, wobei der dritte Differenzialzahnradsatz konfiguriert ist, um ein Reduktionsverhältnis bereitzustellen, das die Drehzahl von dem zweiten Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes zu dem zweiten Element des dritten Differenzialzahnradsatzes verringert, wobei das erste Element des ersten Differenzialzahnradsatzes, das erste und zweite Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes, das erste Element des dritten Differenzialzahnradsatzes dadurch einen zweiten mechanischen Weg zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement definieren; und wobei das dritte Element des ersten Differenzialzahnradsatzes ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden ist, und das dritte Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes ständig mit dem zweiten Motor/Generator verbunden ist; wobei das Getriebe dadurch ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung ist, das die zwei mechanischen Leistungswege aufweist, wobei das Reduktionsverhältnis in nur einem der mechanischen Wege aktiv ist.
Getriebe nach Anspruch 11, wobei der erste, zweite und dritte Differenzialzahnradsatz einfache Planetenradsätze sind, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad, und einen Träger aufweisen, der einen Satz von Planetenrädern drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmen.
Elektromechanisches Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung, das zwei mechanische Motoren/Generatoren und zwei Planetenradsätze umfasst und einen ersten und zweiten mechanischen Leistungsflussweg aufweist, wobei der erste mechanische Leistungsflussweg bei niedrigen Drehzahlverhältnissen aktiv ist und der zweite mechanische Leistungsflussweg bei hohen Drehzahlverhältnissen aktiv ist, und das ein verfügbares Reduktionszahnrad aufweist, wodurch relativ niedrige Drehmomentanforderungen für den zweiten Motor/Generator ermöglicht werden; wobei die Planetenradsätze jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen, und ferner umfassend: ein Abtriebselement, wobei das Reduktionszahnrad funktional mit dem Abtriebselement verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Reduktion eines Drehzahlverhältnisses bereitzustellen; eine Verteilerwelle, wobei das Reduktionszahnrad zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle verbunden ist; und ein zweites Verteilerzahnrad, das zur gemeinsamen Rotation mit der Verteilerwelle verbunden ist und mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes kämmt.
Getriebe nach Anspruch 13, ferner umfassend: ein Abtriebselement; ein feststehendes Element; wobei das Reduktionszahnrad ein erstes Element eines dritten Planetenradsatzes ist, der auch ein zweites und ein drittes Element aufweist; wobei das Abtriebselement und eines der Elemente des zweiten Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden sind; und wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element festgelegt ist.