DE102007021990B4 - Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit Vierradantrieb-Eigenschaften - Google Patents

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Abstract

Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine (10; 10'), einer elektrischen Maschine (12; 12'), die einen Stator (80; 80') und einen Rotor (83; 83') hat, einem Batteriesystem, einem Mehrfachübersetzungs-Getriebe (16; 16') und einer Getriebeeinheit (14; 14') mit Zahnradelementen, die Antriebsleistungs-Flusspfade von der Antriebsmaschine (10; 10') zu einer ersten Drehmomentausgabewelle (46, 46') hin definieren, die die Getriebeeinheit (14; 14') umgehend mit einem Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, und mit
einer zweiten Drehmomentausgabewelle (96, 96'), die mit dem Rotor (83; 83') antriebsverbunden ist, wobei die zweite Drehmomentausgabewelle (96, 96') mit einem zweiten Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist,
zwei Getriebe-Drehmomenteingabewellen (20, 22; 20', 22'), und
zwei Kupplungen (26, 28; 26', 28'), die abwechselnd einkuppelbar sind, zum Verbinden der Antriebsmaschine (10; 10') mit den Getriebe-Drehmomenteingabewellen (20, 22; 20', 22'),
wobei die Getriebeeinheit (14; 14') eine Planetengetriebeeinheit ist, die ein Sonnenrad (82), das direkt mit dem Rotor (83; 83') antriebsverbunden ist, einen Planetenträger...

Description

  • Diese Anmeldung hängt mit der Patentanmeldung mit der Nummer US 2007/0034427 A1, die am 15. August 2005 eingereicht wurde, und der Patentanmeldung mit der Nummer US 2007/0034428 A1 zusammen, die am 6. März 2006 eingereicht wurde.
  • Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einem Mehrfachübersetzungs-Getriebe, das zwischen einer Antriebsmaschine und einem Motor-Generator angeordnet ist, wobei Antriebsmaschinen-Antriebsleistung und Motor-Generator-Antriebsleistung über parallele Antriebsleistungs-Flusspfade an die Antriebsräder geliefert werden.
  • In US 6 490 945 B2 ist ein Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang beschrieben, der eine Antriebsmaschine, eine elektrische Maschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, ein Batteriesystem, ein Mehrfachübersetzungs-Getriebe, das Antriebsleistungs-Flusspfade von der Antriebsmaschine zu einer ersten Drehmomentausgabewelle hin definiert, die mit einem Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, eine zweite Dremomentausgabewelle, die mit dem Rotor antriebsverbunden ist, wobei die zweite Drehmomentausgabewelle mit einem zweiten Satz von Antriebsrädern antriebsverbunden ist, Doppel-Getriebe-Drehmomenteingabewellen, und zwei Kupplungen aufweist, die abwechselnd einkuppelbar sind, zum Verbinden der Antriebsmaschine mit den Getriebe-Drehmomenteingabewellen.
  • In DE 102 60 179 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem Planetengetriebe beschrieben, wobei das Planetengetriebe eine Reaktionsbremse aufweist.
  • Ein bekannter Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit Zweiradantrieb-Eigenschaften ist in der Patentanmeldung mit der Nummer US 2005/0061564 A1 offenbart, die am 22. September 2003 eingereicht wurde. In dem Antriebsstrang jener gleichzeitig anhängigen Anmeldung wird Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine und einem Elektromotor an die Antriebsräder geliefert. Ein Generator ist elektrisch mit dem Motor gekoppelt und ein Batterie-Subsystem dient als ein Energiespeichersystem für den Generator und den Motor. Die Generatordrehzahl wird variiert zum Steuern der Antriebsmaschinendrehzahl, so dass die Antriebsmaschine an einem gewünschten, bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt auf einer Antriebsmaschinen-Leistungskurve arbeitet. Ein Getriebe wird verwendet zum Aufteilen der Antriebsleistung in einen Mechanisch-Antriebsleistung-Flusspfad und einen Elelektro-Antriebsleistung-Flusspfad.
  • Der in der Patentanmeldung mit der Nummer US 2005/0061564 A1 offenbarte Antriebsstrang erfordert zwei elektrische Maschinen, wobei jede von diesen in Abhängigkeit von den Betriebszuständen entweder als ein Generator oder als ein Motor arbeitet.
  • Eine Allradantrieb-Version des in der Patentanmeldung mit der Nummer US 2005/0061564 A1 offenbarten Antriebsstrangs ist in der Patentanmeldung mit der Nummer US 2004/0176203 A1 offenbart, die am 29. Dezember 2003 eingereicht wurde. Im Fall des in der Patentanmeldung mit der Nummer US 2004/0176203 A1 offenbarten Antriebsstrangs ist ein Antriebsmotor an einer Vorderradachse eines Fahrzeugs angeordnet oder ist über ein Getriebe mit vorderen Antriebsrädern antriebsverbunden, wobei Antriebsdrehmoment an die Fahrzeugvorderräder geliefert wird, wenn Antriebsmaschinen-Antriebsleistung und Generator-Antriebsleistung über einen aufgeteilten Antriebsleistungs- Flusspfad auf die hinteren Antriebsräder verteilt wird. Beide der in den gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen offenbarten Antriebsstränge erfordern zwei elektrische Maschinen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang bereitzustellen, der im Vergleich zu Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebssträngen jener Art, die in der vorausgegangenen Diskussion des Standes der Technik aufgezeigt wurde, eine reduzierte Komplexität aufweist.
  • Dies wird mit einem Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 1, Anspruch 6, Anspruch 9 bzw. Anspruch 13 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Das Zahnradgetriebe des Mehrfachübersetzungs-Getriebemechanismus ist mit dem Verbrennungsmotor über Doppel-(Tandem-)Kupplungen gekuppelt, welche selektiv eingekuppelt und ausgekuppelt werden können zum Antriebsverbunden der Antriebsmaschine mit jeder von zwei Drehmomenteingabewellen für den Getriebemechanismus. Die Drehmomenteingabewellen können konzentrisch angeordnet sein, wobei die eine über eine erste der Doppel-Kupplungen mit der Antriebsmaschine antriebsverbunden ist und die andere über eine zweite der Doppel-Kupplungen mit der Antriebsmaschine antriebsverbunden ist. Jede Drehmomenteingabewelle ist mit separaten Drehmomenteingabe-Zahnradelementen des Getriebemechanismus verbunden.
  • Der Rotor des Motor-Generators ist über den Zahnradgetriebemechanismus mit einer der Drehmomenteingabewellen und über eine der Doppel-Kupplungen mit der Antriebsmaschine verbunden. Der als ein Motor wirkende Motor-Generator kann die Hinterräder des Fahrzeugs über ein Zahnradsystem antreiben, das eine der Doppel-Kupplungen aufweist.
  • Eine Planetengetriebeeinheit des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs weist ein Drehmomenteingabeelement auf, welches das Sonnenrad sein kann, das mit dem Rotor des Motor-Generators verbunden ist. Eine Vierradantrieb-Kopplerkupplung ist so eingerichtet, dass sie ein zweites Element der Planetengetriebeeinheit, welches der Träger sein kann, mit einer Leistungsausgabewelle verbindet, wodurch Drehmoment gleichzeitig an hintere Fahrzeugsantriebsräder und über eine Querantrieb-Anordnung an eine Antriebsachse für die vorderen Fahrzeugantriebsräder geliefert werden kann, so dass eine Vierradantrieb-Betriebsart realisiert ist.
  • Die erfindungsgemäße Planetengetriebeeinheit weist eine Reaktionsbremse für das Reaktionselement der Getriebeeinheit auf, welches das Hohlrad sein kann. Dies ermöglicht eine Drehmomentzufuhr zu den vorderen Antriebsrädern. Es sind Vorkehrungen getroffen zum Ermöglichen, dass die Reaktionsbremse rutscht, was gleichzeitig eine Drehmomentzufuhr zu den Antriebsrädern und eine Antriebsmaschinen-Anlassdrehmomentzufuhr über den Zahnradgetriebemechanismus und eine der Doppel-Kupplungen ermöglichen wird. Auf diese Weise kann Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment zum Starten der Antriebsmaschine erschlossen werden, wenn sich der Antriebsstrang in einer Elektro-Fahrzeuganfahr-Betriebsart befindet.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung können die Zahnradelemente des Getriebes während einer Übersetzungswechselsequenz vorgewählt werden. Dies beinhaltet ein selektives Einkuppeln und Lösen der Doppel-Kupplungen, während Übersetzungsänderungskupplungen für die einzelnen Gänge des Übertragungsgetriebes eingekuppelt und ausgekuppelt werden, wodurch ein einzelner Gang des Übertragungsgetriebes unter Null-Drehmoment-Bedingungen vorgewählt wird.
  • Eine Vierradantrieb-Kupplung kann eingekuppelt und ausgekuppelt werden, so dass ein Fahrzeugbetrieb unter Verwendung vorderen Antriebsraddrehmomentes, hinteren Antriebsraddrehmomentes oder Vierradantrieb-Drehmomentes aufgebaut und abgebaut wird.
  • Zusätzlich zu den vorhergehenden Betriebsarten wird die Erfindung es ermöglichen, dass die Batterie während des Fahrzeugbetriebs geladen wird. Dies kann erreicht werden, indem ermöglicht wird, dass die Vorderräder den Motor-Generator antreiben, wenn der Motor-Generator als ein Generator arbeitet. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Fahrzeugfahrer die Fahrzeugbremsen betätigt, ist das Getriebe bereits zum regenerativen Bremsen eingerichtet, wobei der Motor als ein Generator wirkt. Ein regeneratives Bremsen kann erreicht werden, wenn die Bremse für die Planetengetriebeeinheit betätigt wird und die vorderen Antriebsräder den Rotor des Generators antreiben.
  • Der Getriebemechanismus ist bevorzugt ein Vorgelegewellen-Getriebe, bei dem die Vorgelegewelle in paralleler Anordnung in Bezug auf die Achse der Doppel-Kupplungen angeordnet ist. Eines von zwei Drehmomenteingabeelementen für das Vorgelegewellen-Getriebe ist mit einer separaten der Doppel-Kupplungen verbunden. Bei einer der Ausführungsformen der Erfindung ist das Drehmomenteingabeelement der Vorgelegewellen-Getriebeanordnung eine vollwandige Vorgelegewelle, die über eine der Drehmomenteingabewellen für den Getriebemechanismus mit der Antriebsmaschine antriebsverbunden ist. Eine zweite Drehmomenteingabewelle für die Vorgelegewellen-Getriebeanordnung ist eine Hohlwelle, die die vollwandige Vorgelegewelle umschließt. Diese ist ebenfalls mit der Antriebsmaschine antriebsverbunden über die andere der Drehmomenteingabewellen für den Getriebemechanismus.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsformen beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrangs mit einem Vorgelegewellen-Getriebe mit Doppel-Drehmomenteingabe-Kupplungen und zwei Vorgelegewellen-Anordnungen in Kombination mit einer Motor-Generator-Einheit, einem Drehmomentmultiplizier-Planetengetriebe und einer Reaktionsbremse zum Realisieren eines Drehmomentreaktionspunktes für die Planetengetriebeeinheit.
  • 2 zeigt eine Tabelle, in der das Kupplungs-und-Bremsen-Eingriffs-und-Freigabe-Muster für unterschiedliche Betriebsarten des Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrangs von 1 dargestellt ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das Vorgelegewellen-Getriebe konzentrische Vorgelegewellen-Drehmomenteingabewellen aufweist.
  • 4 zeigt eine Tabelle, in der das Kupplungs-und-Bremsen-Eingriffs-und-Freigabe-Muster für den Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang von 3 dargestellt ist.
  • 1 erläutert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung. Diese weist ein Vorgelegewellen-Getriebe auf, das zwischen einem mit 10 gezeigten Verbrennungsmotor (ICE) und einem mit 12 gezeigten Motor-Generator angeordnet ist. Eine Drehmomentmultiplizier-Planetengetriebeeinheit, die mit 14 gezeigt ist, definiert zum Teil einen Antriebsleistungs-Flusspfad zu Antriebsleistungs-Ausgabeabschnitten des Antriebsstranges, in paralleler Anordnung in Bezug auf einen Antriebsleistungs-Flusspfad durch ein Mehrfachübersetzungs-Übertragungsgetriebe, das im Allgemeinen mit der Ziffer 16 bezeichnet ist. Drehmoment wird über Doppel-(Tandem-)Reibungskupplungen, die im Allgemeinen mit der Ziffer 18 bezeichnet sind, an das Übertragungsgetriebe 16 verteilt.
  • Unterschiedliche Arten von Mehrfachübersetzungs-Getrieben könnten beim Verwirklichen der Erfindung verwendet werden. Obwohl zum Zwecke des Offenbarens einer Ausführungsform der Erfindung ein spezielles, mit 16 gezeigtes Vorgelegewellen-Getriebe beschrieben werden wird, könnten auch andere Zahnradsysteme verwendet werden, einschließlich Getrieben mit anderen Vorgelegewellen-Getriebekonfigurationen und Getrieben mit unterschiedlichen Anzahlen von Übersetzungsauswahlen. Ferner könnten, obwohl das Mehrfachübersetzungs-Getriebe, das in 1 dargestellt ist, Übersetzungsauswahlkupplungen an sowohl einer Hauptwelle als auch einer Vorgelegewelle aufweist, andere Vorgelegewellen-Getriebeanordnungen mit Übersetzungsauswahlkupplungen in einer anderen Konfiguration verwendet werden.
  • Das Getriebe 16 weist eine vollwandige Getriebe-Drehmomenteingabewelle 20 und eine Getriebe-Drehmomenteingabehohlwelle 22 auf. Die Doppel-Kupplungs-Anordnung 18 verbindet eine Kurbelwelle der Antriebsmaschine 10 selektiv mit den Drehmomenteingabewellen 20 und 22.
  • Die Doppel-Kupplungs-Anordnung 18 weist eine Drehmomenteingabe-Reibungskupplungsscheiben-Subanordnung 24 mit zwei Drehmomentausgabe-Reibungskupplungen 26 und 28 auf. Kupplungsscheiben der Subanordnung 24 sind in fingerartig ineinandergreifender (interdigitaler) Anordnungsbeziehung in Bezug auf die Kupplungsscheiben der Kupplungen 26 und 28 angeordnet. Die Kupplungsscheiben-Subanordnung 24 ist mit der Antriebsmaschinen-Kurbelwelle verbunden, die Kupplung 26 ist mit der vollwandigen Drehmomenteingabewelle 20 verbunden und die Kupplung 28 ist mit der Drehmomenteingabehohlwelle 22 verbunden.
  • Ein erstes Drehmomenteingabe-Zahnrad 30 ist mit der Drehmomenteingabehohlwelle 22 antriebsverbunden. Ein zweites und ein drittes Drehmomenteingabe-Zahnrad 32 und 34 sind mit der vollwandigen Drehmomenteingabewelle 20 antriebsverbunden. Ferner ist ein Rückwärtsantrieb-Zahnrad 36 mit der vollwandigen Drehmomenteingabewelle 20 antriebsverbunden. Ein Zahnrad 38 ist so montiert, dass es um die Achse der vollwandigen Drehmomenteingabewelle 20 drehbar ist. Zahnräder 40 und 42 sind so drehbar montiert, dass sie um die Achse der Drehmomenteingabehohlwelle 22 drehbar sind. Ein Drehmomentausgabe-Zahnrad 44 ist direkt mit einer Getriebe-Drehmomentausgabewelle 46 verbunden, welche über eine Differential-und-Achsanordnung, die nicht gezeigt ist, mit den hinteren Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden sein kann.
  • Eine vollwandige Getriebe-Vorgelegewelle 48 ist Teil einer Vorgelegewellen-Getriebeanordnung, die Vorgelegewellen-Drehmomenteingabe-Zahnradelemente 50 und 52 aufweist, welche direkt mit der Vorgelegewelle 48 verbunden sind. Ein Vorgelegewellen-Drehmomentausgabe-Zahnradelement 54 ist direkt mit dem Übertragungszahnrad 44 in Eingriff.
  • Vorgelegewellen-Zahnradelemente 56, 58, 60 und 62 sind so gelagert, dass sie um die Achse der vollwandigen Vorgelegewelle 48 drehbar sind. Das Zahnradelement 56 steht in Antriebseingriff mit dem Eingabe-Zahnrad 30, das Zahnradelement 58 steht in Antriebseingriff mit dem Rückwärtsantrieb-Zahnrad 36, das Zahnradelement 60 steht in Antriebseingriff mit dem Drehmomenteingabe-Zahnrad 32 und das Zahnradelement 62 steht in Antriebseingriff mit dem Zahnrad 34.
  • Eine erste Übersetzungsänderungskupplung 64 und eine zweite Übersetzungsänderungskupplung 66 verbinden selektiv die Zahnradelemente 60 bzw. 62 mit der Vorgelegewelle 48. Die Kupplungen 64 und 66 würden üblicherweise Synchronisierkupplungen sein, welche im Stand der Technik wohl bekannt sind, obwohl in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen andere Arten von Zwangsschlusskupplungen verwendet werden könnten. Die Kupplungen 64 und 66 weisen eine gemeinsame Kupplungshülse auf, welche in eine Vorwärtsrichtung und eine Rückwärtsrichtung verschoben werden kann, so dass eine Kupplung eingekuppelt ist, während die andere gelöst ist. Beide Kupplungen befinden sich in einem entkuppelten Neutral-Zustand, wenn die gemeinsame Kupplungshülse auf eine mittige Neutral-Position bewegt ist.
  • Eine zweite Übersetzungsänderungskupplung 68 und eine Rückwärtsantriebskupplung 70 verbinden das Zahnradelement 56 und das Zahnradelement 58 selektiv mit der Vorgelegewelle 48. Wie in dem Fall der ersten und der dritten Übersetzungsänderungskupplung 64 und 66, ist die eine der mit 68 und 70 gezeigten Übersetzungsänderungskupplungen ausgekuppelt, während die andere eingekuppelt ist.
  • Eine vierte Übersetzungsänderungskupplung 72 und eine sechste Übersetzungsänderungskupplung 74, welche ebenfalls in einer Weise funktionieren, die gleich den Übersetzungsänderungskupplungen 64 und 66 ist, antriebsverbinden die Drehmomenteingabehohlwelle 22 mit den Zahnrädern 42 bzw. 40.
  • Eine fünfte Übersetzungsänderungskupplung 76 und eine Antriebsmaschinen-Startkupplung 78 verbinden die vollwandige Drehmomenteingabewelle 20 selektiv mit dem Zahnrad 44 bzw. dem Zahnrad 38. Diese Kupplungen funktionieren ebenfalls in einer Weise, die gleich den Kupplungen 64 und 66 ist.
  • Der Motor-Generator 12 weist einen festen Stator 80 und einen Rotor 83 auf. Der Rotor ist mit dem Sonnenrad 82 der Planetengetriebeeinheit 14 antriebsverbunden. Ein Hohlrad 84 der Getriebeeinheit 14 kann durch eine Reibungsbremse 86 gebremst werden. Planetenräder, die von einem Träger 88 drehbar abgestützt sind, stehen in Antriebseingriff mit dem Hohlrad 84 und dem Sonnenrad 82. Der Träger 88 ist mit einem Querantrieb-Drehmomenteingabe-Zahnkranz 90 antriebsverbunden, welcher seinerseits über eine Antriebskette 94 mit einem Drehmomentausgabe-Querantrieb-Zahnkranz 92 antriebsverbunden ist. Obwohl in 1 ein Zahnkranz-und-Ketten-Antrieb dargestellt ist, könnte in Abhängigkeit von den Gestaltungsanforderungen stattdessen ein Querantrieb-Zahnradgetriebe oder ein Riementrieb verwendet werden. Der Drehmomentausgabe-Zahnkranz 92 ist über eine Vorderrad-Antriebswelle 96 mit einer Vorderantriebsrad-und-Achsanordnung verbunden.
  • Wenn für eine Vierradantrieb-Betriebsart eine Drehmomentzufuhr zu den hinteren Antriebsrädern gewünscht ist, verbindet eine selektiv einkuppelbare Vierradantrieb-Kupplung 98 den Träger 88 mit der Getriebe-Drehmomentausgabewelle 46. Wenn die Kupplung 98 ausgekuppelt ist, wird Motor-Drehmoment an die vorderen Antriebsräder geliefert und wird Antriebsmaschinen-Drehmoment an die hinteren Antriebsräder geliefert.
  • Die Ausführungsform von 1 hat eine zweite Vorgelegewelle, die eine Vorgelegewelle 100 mit Zahnrädern 102 und 106 aufweist, welche mit dem Zahnrad 38 bzw. einem Zahnrad 104 in Eingriff sind. Das Zahnrad 104 sowie das Sonnenrad 82 sind mit dem Rotor 83 antriebsverbunden.
  • Der Motor-Generator 12 kann, wenn die Kupplung 78 eingekuppelt ist, verwendet werden zum Entwickeln von Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment. Wenn zu diesem Zeitpunkt alle der Übersetzungsänderungskupplungen ausgekuppelt sind und das Fahrzeug gestoppt ist, wird Drehmoment von dem Motor-Generator 12, welcher dann als ein Motor arbeiten würde, über die Vorgelegewellen-Zahnradelemente 102 und 106 an das Zahnrad 38 und über die eingekuppelte Kupplung 78 an die Drehmomenteingabewelle 20 geliefert. Wenn sich die Reibscheiben der Kupplungsanordnung 26 in Eingriff befinden, wird Anlassdrehmoment an die Antriebsmaschine geliefert. Wenn das Fahrzeug während eines elektrischen Anfahrens betrieben wird, wobei die Antriebsmaschine aus ist, und wenn der Antriebsstrang-Controller einen Antriebsmaschinenstart initiiert, wobei eine der Übersetzungsänderungskupplungen eingekuppelt ist, ist es notwendig, dass die Reaktionsbremse 86 rutscht, so dass sie sich an die Zufuhr von Anlassdrehmoment zu der Antriebsmaschine anpassen kann, während sie als ein Reaktionselement zur Antriebsleistungszufuhr an die vorderen Antriebsräder arbeitet.
  • Wenn der Antriebsstrang in einer Elektro-Anfahr-Betriebsart arbeitet und das Starten der Antriebsmaschine auftritt, wobei die Kupplung 78 eingekuppelt ist, kann eine geradzahlige Übersetzung vorgewählt werden. Dies wird erreicht durch Einkuppeln der Kupplungen 68, 72 oder 74, wenn der Antriebsstrang in einer ungeradzahligen Übersetzung arbeitet.
  • Wenn der Antriebsstrang unter normalen Straßenlastbedingungen arbeitet und der Antriebsstrang-Controller eine Batterieladung befiehlt, können die vorderen Fahrzeugantriebsräder Antriebsdrehmoment an den Motor-Generator 12 liefern, wodurch regenerative Antriebsleistung erschlossen wird, die in der Batterie gespeichert werden kann. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Vierradantrieb-Kupplung 98 ausgekuppelt ist und der Antriebsstrang in einer Elektroantrieb-Betriebsart arbeitet, ist die Bremse 86 in Eingriff. Wenn der Bediener dann die Fahrzeugradbremsen betätigt, ist der Antriebsstrang bereits für die Regenerations-Betriebsart voreingerichtet, da die Motor-Generator-Einheit 12 als ein Generator arbeitet.
  • Die unterschiedlichen Betriebszenarien für das Getriebe von 1 sind in der Tabelle von 2 aufgezeigt. Die Kupplungen 26 und 28 und die Bremse 86 sind in 2 als CL1, CL2 bzw. CL3 gekennzeichnet. Die Übersetzungsänderungskupplungen 72 und 74 in 1 sind in 2 als Kupplungen 6 und 4 gekennzeichnet. Die zweite Übersetzungsänderungskupplung 68 und die Rückwärts-Kupplung 70 sind in 2 als Kupplungen 2 und R gekennzeichnet. Die erste Übersetzungsänderungskupplung 64 und die dritte Übersetzungsänderungskupplung 66 sind in 2 als Kupplungen 1 und 3 bezeichnet. Die Antriebsmaschinen-Startkupplung 78 und die fünfte Übersetzungsänderungskupplung 76 in 1 sind in 2 als Kupplungen S und 5 bezeichnet. Die Vierradantrieb-Kupplung 98 aus 1 ist in 2 als Kupplung 4 × 4 bezeichnet.
  • Wenn die Antriebsmaschine gestartet wird und das Fahrzeug gestoppt ist, kann die zweite Übersetzung im Anschluss an das Einkuppeln der Kupplung CL1 vorgewählt werden. Mit der Kupplung CL1 verwendet und der Kupplung CL3 ausgerückt kann die Antriebsmaschine durch Einkuppeln der Kupplung 78 gestartet werden. Der Motor-Generator 12 arbeitet dann als ein Motor während Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment über die Vorgelegewelle 100 an das Zahnrad 38, über die Welle 20 und über die Kupplung 26 geliefert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird von dem Motor-Generator 12 kein Drehmoment an die Antriebsräder geliefert.
  • Wenn dem Antriebsstrang befohlen wird, die Batterie zu laden, wird die Kupplungs-Subanordnung 26 verwendet und wird die Bremse 86 gelöst. Alle der Übersetzungsänderungskupplungen sowie die Vierradantrieb-Kupplung 98 sind ausgekuppelt. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Motor-Generator 12 als ein Generator, während Antriebsmaschinen-Drehmoment über die eingekuppelte Kupplung 78 und über die Vorgelegewelle und die Zahnräder 102 und 106 an den Rotor 83 geliefert wird. Wieder wird weder an die vorderen Antriebsräder noch an die hinteren Antriebsräder Drehmoment geliefert.
  • Wenn es gewünscht ist, das Fahrzeug nur unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung anzufahren, kann es ermöglicht werden, dass die Kupplung 26 während der Anfangsphase des Anfahrens rutscht. Die Kupplung 64 wird verwendet, so dass Antriebsmaschinen-Drehmoment über die eingekuppelte Kupplung 26 an das Zahnrad 32 und das Zahnradelement 60 bis einschließlich der Kupplung 64 geliefert wird. Antriebsdrehmoment wird dann über das Zahnradelement 54 und das Zahnrad 44 an die Drehmomentausgabewelle 46 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird kein Drehmoment an die Vorderräder geliefert, und der Motor-Generator 12 kann leer laufen. Während des Betriebs in dieser Betriebsart, wenn die Antriebsmaschine alleine für das Anfahren des Fahrzeugs verwendet wird, kann durch Einkuppeln der Übersetzungskupplung 68 die zweite Übersetzung vorgewählt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird über die Drehmomenteingabehohlwelle 22 kein Drehmoment geliefert. Motor-Drehmoment von der Motor-Generator-Einheit 12 wird nicht geliefert, da die Bremse 86 zu diesem Zeitpunkt außer Eingriff ist. Wenn die Bremse 86 in Eingriff ist, kann ein kombiniertes Antriebsmaschinen-und-Elektro-Motor-Generator-Anfahren erzielt werden, da der Motor-Generator 12 als ein Motor arbeitet und die Zahnkränze 90 und 92 antreibt, während die Bremse 86 als ein Reaktionselement arbeitet.
  • Wenn es gewünscht ist, ein elektrisches Anfahren zu erzielen, wobei Drehmoment an die Vorderräder geliefert wird und kein Drehmoment an die Hinterräder geliefert wird, kann die Bremse 86 betätigt werden und kann die Antriebsmaschine leer laufen oder abgeschaltet werden. Der Motor-Generator 12, der als ein Motor arbeitet, treibt dann die Vorderräder über die Querantrieb-Ketten-und-Zahnkranz-Anordnung und über die Vorderrad-Antriebswelle 96 an, während die Bremse 86 als ein Reaktionselement arbeitet.
  • Während eines Betriebs gemäß einem elektrischen Fahrzeuganfahrens kann die Antriebsmaschine gestartet werden durch Einkuppeln der Kupplungs-Subanordnung 26 und Ermöglichen, dass die Bremse 86 rutscht. Die Startkupplung 78 wird zu diesem Zeitpunkt verwendet, während Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment über die Welle 20 und die eingekuppelte Kupplung 26 geliefert wird. Da die Bremse 86 rutscht, kann sie als ein Reaktionselement wirken während die vorderen Antriebsräder über den Motor-Generator 12 angetrieben werden, und kein Drehmoment wird an die hinteren Antriebsräder geliefert. Ein Rückwärtsantrieb wird erzielt unter Verwendung der Zahnräder 58 und 36 und eines Rückwärtsantrieb-Ritzels, das in 1 nicht gezeigt ist. Das Rückwärtsantrieb-Ritzel steht in Antriebseingriff mit den Zahnrädern 36 und 58. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 26 verwendet und wird die Rückwärts-Kupplung 70 verwendet. Antriebsmaschinen-Drehmoment wird dann über die Kupplung 26 an die Welle 20, über die Zahnräder 36 und 58 und über die Rückwärts-Kupplung 70 geliefert. Die Ausgabewelle 46 wird dann von der Antriebsmaschine in Rückwärtsrichtung angetrieben.
  • Während eines Betriebs in der ersten Getriebeübersetzung unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung werden die Kupplungs-Subanordnung 26 und die Kupplung 64 verwendet. Antriebsmaschinen-Antriebsleistung wird dann über die Zahnräder 32 und 60, über die Vorgelegewelle 48 und über die Zahnräder 54 und 44 an die Drehmomentausgabewelle 46 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt kann jede geradzahlige Getriebeübersetzung durch Einkuppeln der geeigneten Übersetzungskupplung vorgewählt werden.
  • Zum Erzielen einer Übersetzungsänderung zu der zweiten Übersetzung unter Verwendung von nur der Antriebsmaschine als einer Antriebsleistungsquelle wird die Kupplungs-Subanordnung 28 eingekuppelt und werden die Übersetzungsänderungskupplungen 72 und 74 in einen Neutral-Zustand bewegt. Die Übersetzungskupplung 68 wird eingekuppelt, so dass Antriebsmaschinen-Drehmoment dann über die Kupplungs-Subanordnung 28, über die Zahnräder 30 und 56, über die Übersetzungsänderungskupplung 68 und über die Vorgelegewelle 48 sowie über die Zahnräder 54 und 44 an die Drehmomentausgabewelle 46 geliefert wird. Der Motor-Generator 12 ist zu diesem Zeitpunkt inaktiv. Während eines Betriebs in dieser Betriebsart kann jede ungeradzahlige Getriebeübersetzung durch Einkuppeln der geeigneten, ungeradzahligen Übersetzungsänderungskupplung 64, 66 oder 76 ausgewählt werden.
  • Zum Erzielen einer Antriebsart in der dritten Übersetzung werden die Kupplung 26 und die Übersetzungsänderungskupplung 66 verwendet. Wieder ist der Motor inaktiv und liefert die Antriebsmaschine über die Kupplungs-Subanordnung 26, die Welle 20, die Zahnräder 34 und 62, die Übersetzungsänderungskupplung 66 und dann über die Vorgelegewelle 48, welche die Drehmomentausgabewelle 46 antreibt, Drehmoment. Während des Betriebs in der dritten Übersetzung kann durch Einkuppeln der geeigneten Übersetzungsänderungskupplung unter Null-Drehmoment jede geradzahlige Getriebeübersetzung ausgewählt werden.
  • Ein Betrieb in der vierten Übersetzung unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung wird erzielt durch Einkuppeln der Kupplung 28, Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 72 und Bewegen der Übersetzungsänderungskupplung 68 und der Rückwärts-Kupplung 70 in einen Neutral-Zustand. Antriebsmaschinen-Antriebsleistung wird dann über die Kupplung 28 und das Zahnrad 40, welche das Zahnradelement 52 und die Vorgelegewelle 48 antreiben, geliefert. Der Motor-Generator 12 ist inaktiv, während Antriebsmaschinen-Antriebsleistung an die Hinterräder geliefert wird. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Einkuppeln der geeigneten, ungeradzahligen Übersetzungsänderungskupplung jede ungeradzahlige Getriebeübersetzung vorgewählt werden.
  • Eine Übersetzungsänderung zu der fünften Übersetzung kann erzielt werden durch Ausrücken der Kupplung 28 und Einkuppeln der Kupplung 26, Bewegen der Übersetzungsänderungskupplungen 64 und 66 auf einen Neutral-Zustand und Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 76, wodurch die Welle 20, welche von der Kupplungs-Subanordnung 26 angetrieben wird, direkt Drehmoment an die Drehmomentausgabewelle 46 liefert. Wieder ist der Motor-Generator 12 inaktiv, während Antriebsmaschinen-Antriebsleistung an die Hinterräder geliefert wird. Jede geradzahlige Getriebeübersetzung kann vorgewählt werden durch Einkuppeln der geeigneten, geradzahligen Übersetzungsänderungskupplung.
  • Ein Betrieb in der sechsten Übersetzung wird erzielt durch Auskuppeln der Kupplung 26 und Einkuppeln der Kupplung 28. Die Übersetzungsänderungskupplung 74 wird eingekuppelt und die Übersetzungsänderungskupplung 68 und die Rückwärts-Kupplung 70 werden auf einen Neutral-Zustand geschaltet. Antriebsmaschinen-Drehmoment wird dann über die Kupplung 28 an die Hohlwelle 22 und über die Übersetzungsänderungskupplung 74 an das Zahnrad 42 und das Zahnradelement 50 geliefert. Die Vorgelegewelle 48 treibt dann die Drehmomentausgabewelle 46 an, während Antriebsmaschinen-Antriebsleistung die hinteren Antriebsräder antreibt. Wieder ist die Motor-Generator-Einheit 12 inaktiv. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Einkuppeln der geeigneten, ungeradzahligen Übersetzungsänderungskupplung jede ungeradzahlige Getriebeübersetzung ausgewählt werden.
  • Wenn die Batterie eine Aufladung benötigt, während das Fahrzeug sich bewegt, wobei das Getriebe auf irgendeine Vorwärtsantriebsübersetzung eingestellt ist und wobei die Antriebsmaschine aus ist, kann die Bremse 86 betätigt werden, so dass der Motor-Generator 12 angetrieben werden wird, da regeneratives Bremsdrehmoment an den Vorderrädern über die Antriebswelle 96 und über die Zahnkränze 90 und 92 geliefert wird. Dies bewirkt, dass der Rotor 83 angetrieben wird, während die Bremse 86 als ein Reaktionspunkt wirkt.
  • Wenn das Fahrzeug für einen Betrieb in irgendeiner Vorwärtsantriebsübersetzung eingerichtet ist, kann eine Elektroantriebsleistungsunterstützung erzielt werden durch in Eingriff bringen der Bremse 86, wodurch der Motor-Generator 12, der als ein Motor arbeitet, die vorderen Antriebsräder antreibt.
  • Während eines regenerativen Bremsens ist die Bremse 86 betätigt und die Antriebsmaschine ist abgeschaltet oder kann leer laufen. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Motor-Generator 12 als ein Generator und das regenerative Bremsen tritt an den Vorderrädern auf. Die Kupplungen 26 und 28 sind ausgekuppelt, so dass kein Drehmoment an die Hinterräder geliefert wird. Zu diesem Zeitpunkt kann das Getriebe für jede gerade oder ungerade Getriebeübersetzung vorgewählt bzw. voreingestellt werden.
  • In jeder der zuvor diskutierten Betriebsarten ist die Vierradantrieb-Kupplung 98 entkuppelt. Sie kann jedoch eingekuppelt werden, so dass jede der Betriebsarten in der vorhergehenden Diskussion mit einer Vierradantrieb-Betriebsart kombiniert werden kann.
  • Alternative Wege zum Laden der Batterie, wobei der Motor-Generator 12 als ein Generator arbeitet, können erzielt werden durch Einkuppeln von entweder der Kupplung 64 oder der Kupplung 66 gleichzeitig mit dem Einkuppeln der Kupplung 78, während irgendeine der geradzahligen Übersetzungsänderungskupplungen eingekuppelt ist und während die Kupplungs-Subanordnungen 26 und 28 ausgekuppelt sind. Ein Batterieladen kann ferner erzielt werden durch Einkuppeln der Kupplungs-Subanordnung 26 und Bewegen der Kupplungen 64 und 66 auf einen Neutral-Zustand, wobei die Kupplung 78 eingekuppelt bleibt. Dies wird getan, wenn das Getriebe für einen Betrieb in einer ungeradzahligen Getriebeübersetzung eingerichtet ist.
  • Ein alternativer Weg zum Erzielen einer Elektroantriebsleistungsunterstützung, wenn das Getriebe zum Antreiben in einer geradzahligen Getriebeübersetzung eingerichtet ist, besteht darin, entweder die Kupplung 64 oder die Kupplung 66 sowie die Kupplung 78 einzukuppeln, wobei der Motor-Generator 12 als ein Motor arbeitet, wodurch die Antriebsmaschine und der Motor beide die Hinterräder antreiben, jedoch dann kein Drehmoment an die Vorderräder geliefert wird. Eine alternative Elektroantriebsleistungsunterstützung kann auch erzielt werden, wenn das Getriebe in einer geradzahligen Getriebeübersetzung arbeitet, durch Einkuppeln der Kupplung 26, Bewegen der Übersetzungsänderungskupplungen 64 und 66 auf einen Neutral-Zustand und Verwenden der Übersetzungsänderungskupplung 78. Wieder werden dann die Hinterräder von sowohl der Antriebsmaschine als auch dem Motor angetrieben, jedoch wird kein Drehmoment an die Vorderräder geliefert.
  • Ein anderer alternativer Weg zum Erzeugen von Strom für die Batterie in Kombination mit dem Einrichten des Getriebes für einen Betrieb im Rückwärtsantrieb, der ersten Übersetzung oder der dritten Übersetzung, wird durch Verwenden der Kupplung 78 erreicht. Der Motor-Generator 12 wird dann angetrieben, während er als ein Generator arbeitet. Zu diesem Zeitpunkt wird an keines der Hinterräder oder der Vorderräder Drehmoment geliefert. Wenn der Motor-Generator als ein Motor arbeitet, werden die Hinterräder von sowohl dem Motor als auch der Antriebsmaschine angetrieben, jedoch wird kein Drehmoment an die Vorderräder geliefert.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in 3 dargestellt. In dem Fall von 3 hat im Gegensatz zur Ausführungsform von 1 die Vorgelegewellen-Getriebeanordnung zwei Drehmomenteingabewellen, von denen eine eine vollwandige Drehmomenteingabewelle ist, wie mit 108 gezeigt, und die andere eine Hohlwelle ist, wie mit 110 gezeigt. Ein anderer Unterschied zwischen der Ausführungsform von 3 und der Ausführungsform von 1 besteht darin, dass die Ausführungsform von 3 ein Drehmomentmultiplizier-Getriebe an dem Drehmomenteingabeende des Getriebes aufweist, jedoch in dem Fall der Ausführungsform von 1 ein Drehmomentmultiplizier-Getriebe, das die zweite Vorgelegewelle-Getriebeanordnung aufweist, am Drehmomentausgabeende des Getriebes angeordnet ist.
  • Die Ausführungsformen der 1 und 3 weisen korrespondierende Elemente auf. Jene korrespondierenden Elemente wurden durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, obwohl im Fall von 3 den Ziffern Hauptvermerke bzw.
  • Apostrophe hinzugefügt wurden. Die Funktionen jener Elemente sind für jede der Ausführungsformen allgemein bzw. gleich.
  • Bei der Ausführungsform von 3 wird Antriebsdrehmoment über die Kupplung 26' an die vollwandige Drehmomenteingabewelle 20' und dann über das Drehmomentmultiplizier-Zahnrad 112 und das Zahnradelement 114 an die Hohlwelle 110 geliefert. Die Kupplungs-Subanordnung 28' liefert Antriebsmaschinen-Drehmoment über das Zahnrad 116 und das Zahnradelement 118 bis zur vollwandigen Vorgelegewelle 108.
  • Eine erste Vorwärtsantriebsübersetzung wird realisiert, wenn eine Übersetzungskupplung 120 eingekuppelt ist. Dies verbindet ein Zahnrad 122 mit der Leistungsausgabewelle 46', welche über eine Differential-und-Achsanordnung mit den hinteren Antriebsrädern antriebsverbunden ist. Das Zahnrad 122, welches auf der Drehmomentausgabewelle 46' gelagert ist, steht in Antriebseingriff mit dem Zahnradelement 124 auf der Hohlwelle 110. Ein zweites Zahnradelement auf der Hohlwelle 110, welches einen größeren Teilkreisdurchmesser als das Zahnradelement 124 aufweist, ist mit 126 gezeigt. Es steht mit dem Zahnrad 128 in Eingriff, das auf der Drehmomentausgabewelle 46' gelagert ist. Das Zahnrad 128 kann mit der Welle 46' antriebsverbunden werden durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 130. Das Zahnrad 112 kann mit der Drehmomentausgabewelle 46' verbunden werden durch Einkuppeln der Direktantrieb-Übersetzungsänderungskupplung 132.
  • Ein Rückwärtsantrieb-Zahnradelement 134 ist mit der Vorgelegewelle 108 verbunden. Es steht mit einem nicht gezeigten Ritzel in Eingriff, welches seinerseits in Antriebseingriff mit dem Rückwärts-Zahnrad 136 steht, das auf der Drehmomentausgabewelle 46' gelagert ist. Das Zahnrad 136 wird mit der Drehmomentausgabewelle 46' mittels einer Rückwärts-Kupplung 138 verbunden.
  • Ein Zahnradelement 140, das mit der vollwandigen Vorgelegewelle 108 verbunden ist, steht in Antriebseingriff mit einem Zahnrad 142, das auf der Drehmomentausgabewelle 46' gelagert ist. Es kann mit der Drehmomentausgabewelle 46' verbunden werden durch Einkuppeln einer Übersetzungsänderungskupplung 144.
  • Ein Vorgelegewellen-Zahnradelement 146, das mit der vollwandigen Vorgelegewelle 108 verbunden ist, steht in Antriebseingriff mit einem Zahnrad 148. Eine Übersetzungsänderungskupplung 150 antriebsverbindet, wenn sie eingekuppelt ist, das Zahnrad 148 mit der Leistungsausgabewelle 46'.
  • Ein Zahnradelement 152 ist auf der vollwandigen Vorgelegewelle 108 gelagert und kann durch eine Übersetzungsänderungskupplung 154 mit der Vorgelegewelle 108 antriebsverbunden werden. Das Zahnradelement 152 steht in Antriebseingriff mit einem Zahnrad 156, das mit der Drehmomentausgabewelle 46' verbunden ist.
  • Die Zahnradelemente 124, 134, 140, 146 und 152 weisen einen zunehmend ansteigenden Teilkreisdurchmesser auf. Eine Antriebsmaschinen-Startkupplung 158 verbindet, wenn sie eingekuppelt ist, ein Zahnradelement 160 mit der vollwandigen Vorgelegewelle 108, so dass in einer Antriebsmaschinen-Anlassbetriebsart eine Antriebsmaschinen-Anlassdrehmomentzufuhr zu der Antriebsmaschine bewirkt wird. Das Zahnradelement 160 steht in Antriebseingriff mit einem Zahnrad 162, das auf die Achse der Leistungsausgabewelle 46' montiert ist. Das Zahnrad 162 steht in Antriebseingriff mit dem Rotor 83' für den Motor-Generator 12'.
  • Wenn die Kupplung 28' verwendet wird und die Bremse 86' gelöst ist, kann, wenn die Kupplung 158 eingekuppelt ist, die Antriebsmaschine unter Verwendung von Motor-Antriebsleistung von der Motor-Generator-Einheit 12' angelassen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird Drehmoment weder an die Hinterräder noch an die Vorderräder geliefert und das Fahrzeug ist gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Übersetzungskupplung 120 in Annahme eines Anfahrens in der ersten Übersetzung vorgewählt werden.
  • Wenn das Fahrzeug gestoppt ist, kann die Antriebsmaschine zum Laden der Batterie verwendet werden, indem die Kupplung 28' eingekuppelt wird und die Bremse 86' gelöst wird und die Antriebsmaschinen-Startkupplung 158 eingekuppelt wird.
  • Das Fahrzeug kann angefahren werden unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung, wobei Drehmoment an die Hinterräder geliefert wird, jedoch kein Drehmoment an die Vorderräder geliefert wird. Dies wird realisiert, indem die Übersetzungsänderungskupplung 120 eingekuppelt wird und die Kupplung 26' so angesteuert wird, dass sie eingekuppelt. Die Kupplung 26' kann während der Anfangsphase des Anfahrens rutschen. Die zweite Übersetzung kann zu diesem Zeitpunkt vorgewählt werden durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 144.
  • Es ist möglich, ein Anfahren eines Fahrzeugs zu erzielen unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung zum Antreiben der hinteren Antriebsräder und durch gleichzeitiges Nutzen von Motor-Antriebsleistung der Motor-Generator-Einheit 12' zum Antreiben der vorderen Antriebsräder. Dies wird erreicht durch Ansteuern des Motor-Generators 12', so dass Motor-Drehmoment geliefert wird, während die erste Übersetzungsänderungskupplung 120 eingekuppelt verbleibt. Wieder kann die zweite Übersetzung vorgewählt werden durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 144. Die Bremse 86' ist während dieses kombinierten Anfahrens in Eingriff, so dass das Hohlrad 84' als ein Reaktionselement wirken kann.
  • Ein vollständig auf elektrischer Antriebsleistung basierendes Anfahren des Fahrzeugs kann erreicht werden durch Auskuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 120 und in Eingriff bringen der Bremse 86', so dass Drehmoment von dem Rotor über die Planetengetriebeeinheit 84' zum Antreiben des Zahnkranzes 90' geliefert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird an die hinteren Antriebsräder kein Drehmoment geliefert.
  • Wenn während eines elektrischen Anfahrens des Fahrzeugs der Antriebsmaschine befohlen wird, zu starten, wird die Bremse 86' so angesteuert, dass sie rutscht, so dass sie als ein Reaktionselement für das Hohlrad 84' wirken kann. Eine Zufuhr von Anlassdrehmoment kann daher über die Startkupplung 158 stattfinden, welche zu diesem Zeitpunkt verwendet ist. Wieder wird kein Drehmoment an die hinteren Antriebsräder geliefert. Während eines Antriebsmaschinenstarts, wenn das Fahrzeug unter Verwendung von elektrischer Antriebsleistung angefahren wird, kann jede geradzahlige Getriebeübersetzung vorgewählt werden durch Einkuppeln einer geradzahligen Übersetzungskupplung.
  • Um den Antriebsstrang für einen Rückwärtsantrieb einzurichten, wird die Kupplungs-Subanordnung 28' eingekuppelt und wird die Rückwärts-Kupplung 138 eingekuppelt. Ferner werden die zweite und die vierte Übersetzungsänderungskupplung 144 und 150 ausgekuppelt (Neutral-Zustand). Antriebsmaschinen-Drehmoment wird dann über das Zahnradelement 134, ein Ritzel (nicht gezeigt) und das Zahnradelement 136 direkt an die Drehmomentausgabewelle 46' geliefert.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der ersten Übersetzung wird erreicht unter Verwendung von Antriebsmaschinen-Antriebsleistung und durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 120. Zu diesem Zeitpunkt kann eine geradzahlige Getriebeübersetzung vorgewählt werden durch Einkuppeln der entsprechenden Übersetzungsänderungskupplung. Die Kupplung 26' ist zu diesem Zeitpunkt eingekuppelt.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der zweiten Übersetzung wird erreicht durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 144 und Einkuppeln der Kupplung 28'. Drehmoment wird über die Vorgelegewelle 108 an das Zahnradelement 140 geliefert, welches das Zahnrad 142 und die Leistungsausgabewelle 46' antreibt. Jede ungeradzahlige Getriebeübersetzung kann zu diesem Zeitpunkt vorgewählt werden durch Einkuppeln der geeigneten Übersetzungsänderungskupplung.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der dritten Übersetzung wird erreicht durch Einkuppeln der Kupplung 26' und Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 130, wobei die Kupplungen 120 und 138 ausgekuppelt sind und einen Neutral-Zustand annehmen. Wieder werden die hinteren Antriebsräder von der Antriebsmaschine angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt kann jede geradzahlige Getriebeübersetzung vorgewählt werden durch Einkuppeln der geeigneten Übersetzungsänderungskupplung.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der vierten Übersetzung wird erreicht durch Einkuppeln der Kupplung 28' und Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 150. Die hinteren Antriebsräder werden dann von der Antriebsmaschine angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt kann jede ungeradzahlige Getriebeübersetzung vorgewählt werden durch Einkuppeln der geeigneten Übersetzungsänderungskupplung.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der fünften Übersetzung wird erreicht durch Einkuppeln der Kupplung 26' und durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 132, welche die vollwandige Eingabewelle 20' direkt mit der Leistungsausgabewelle 46' verbindet. Die Übersetzungsänderungskupplungen 120 und 138 sind ausgekuppelt (Neutral-Zustand). Die hinteren Antriebsräder werden wieder von der Antriebsmaschine angetrieben.
  • Ein Vorwärtsantrieb in der sechsten Übersetzung wird erreicht durch Einkuppeln der Kupplung 28' und durch Einkuppeln der Übersetzungsänderungskupplung 154. Die Übersetzungsänderungskupplungen 144 und 150 sind ausgekuppelt und nehmen einen Neutral-Zustand an. Die hinteren Antriebsräder werden wieder von der Antriebsmaschine angetrieben.
  • Wenn dem Motor-Generator 12' befohlen wird, die Batterie zu laden, während das Fahrzeug fährt, wird die Bremse 86' betätigt. Regenerative Antriebsleistung wird von den vorderen Antriebsrädern geliefert zum Antreiben des Motor-Generators 12', so dass dieser anstatt als ein Motor als ein Generator arbeitet. Diese Betriebsart kann stattfinden während das Getriebe für jede Antriebsübersetzung eingerichtet ist.
  • Wenn dem Antriebsstrang befohlen wird, eine Elektroantriebsleistungsunterstützung bereitzustellen, wenn das Fahrzeug mit dem Getriebe in irgendeiner Getriebeübersetzung angetrieben wird, wird die Bremse 86' betätigt, so dass eine Drehmomentreaktion bereitgestellt wird, wenn Rotordrehmoment über das Planetengetriebe 14' an den Antriebszahnkranz 90' geliefert wird, welcher mit den vorderen Antriebsrädern antriebsverbunden ist.
  • Regeneratives Bremsdrehmoment an den vorderen Antriebsrädern wird erhalten durch in Eingriff bringen der Bremse 86'. Während der Motor-Generator 12' als ein Generator arbeitet, kann die Antriebsmaschine abgeschaltet werden oder leer laufen.
  • Die Vierradantrieb-Kupplung 98' kann während des Betriebs in jeder Vorwärtsantrieb-Getriebeübersetzung verwendet werden, wodurch Drehmoment an dem Träger 88' an die Leistungsausgabewelle 46' geliefert wird.
  • Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Betriebsarten kann eine Elektroenergie-Generatorbetriebsart erzielt werden, wenn das Getriebe in irgendeiner ungeradzahligen Getriebeübersetzung arbeitet. Wenn die Kupplungs-Subanordnung 28' und die Kupplungs-Subanordnung 26' ausgekuppelt sind zum Unterbrechen der Drehmomentzufuhr zu und von der Antriebsmaschine und wenn eine der Übersetzungsänderungskupplungen 144 und 150 eingekuppelt ist und wenn die Kupplung 158 eingekuppelt ist, dann arbeitet der Motor-Generator 12' als ein Generator zum Laden der Batterie.
  • Eine andere alternative Elektroenergie-Erzeugungsbetriebsart kann erreicht werden durch Einkuppeln der Kupplung 28' und außer Eingriff bringen der Bremse 86'. Die Kupplungen 144 und 150 befinden sich in einem entkuppelten Neutral-Zustand und die Kupplung 158 ist eingekuppelt. Der Motor-Generator 12' arbeitet dann als ein Generator.
  • Wenn eine Elektroantriebsleistungsunterstützung gewünscht ist, wenn das Fahrzeug mit einer ungeradzahligen Getriebeübersetzung angetrieben wird, werden die Kupplungen 26' und 28' ausgekuppelt und wird die Kupplung 144 oder 150 eingekuppelt. Die Kupplung 158 wird ebenfalls eingekuppelt. Antriebsmaschinen-Antriebsleistung sowie Motor-Antriebsleistung von dem Motor-Generator 12 werden dann an die hinteren Antriebsräder geliefert. An die vorderen Antriebsräder wird keine Antriebsleistung geliefert.
  • Eine alternative Elektroantriebsleistungsunterstützung wird erzielt, wenn das Getriebe in einer ungeradzahligen Getriebeübersetzung arbeitet und die Kupplungen 28' und 130' ausgerückt sind. Die Übersetzungsänderungskupplungen 144 und 150 sind auf einen entkuppelten Neutral-Zustand geschaltet. Die Kupplung 158 bleibt betätigt. Auf diese Weise werden die Hinterräder von sowohl der Antriebsmaschine als auch dem Motor-Generator 12' angetrieben, wobei der Motor-Generator 12' als ein Motor arbeitet. An die vorderen Antriebsräder wird kein Drehmoment geliefert.
  • Wenn es gewünscht ist, denn Antriebsstrang für eine alternative Elektroenergie-Erzeugung einzurichten, wobei das Getriebe sich in einer Rückwärtsantrieb-Betriebsart oder in einer zweiten Vorwärtsantrieb-Übersetzung oder in einer vierten Vorwärtsantrieb-Übersetzung befindet, wird die Bremse 86' gelöst und bleibt wieder die Kupplung 158 betätigt. An die Fahrzeugsantriebsräder wird kein Drehmoment geliefert.
  • Wenn eine Elektroantriebsleistungsunterstützung gewünscht ist, wenn eine alternative Elektroenergie-Erzeugungsbetriebsart wirksam ist, wobei das Getriebe für einen Rückwärtsantrieb, eine zweite Übersetzung oder eine vierte Übersetzung eingerichtet ist, wird die Bremse 86' gelöst, wobei die Kupplung 158 verwendet bleibt. Der Motor-Generator 12' arbeitet zu diesem Zeitpunkt als ein Motor. Auf diese Weise werden die hinteren Antriebsräder von sowohl dem Motor als auch der Antriebsmaschine angetrieben und wird kein Drehmoment an die vorderen Antriebsräder geliefert.

Claims (16)

  1. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine (10; 10'), einer elektrischen Maschine (12; 12'), die einen Stator (80; 80') und einen Rotor (83; 83') hat, einem Batteriesystem, einem Mehrfachübersetzungs-Getriebe (16; 16') und einer Getriebeeinheit (14; 14') mit Zahnradelementen, die Antriebsleistungs-Flusspfade von der Antriebsmaschine (10; 10') zu einer ersten Drehmomentausgabewelle (46, 46') hin definieren, die die Getriebeeinheit (14; 14') umgehend mit einem Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, und mit einer zweiten Drehmomentausgabewelle (96, 96'), die mit dem Rotor (83; 83') antriebsverbunden ist, wobei die zweite Drehmomentausgabewelle (96, 96') mit einem zweiten Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, zwei Getriebe-Drehmomenteingabewellen (20, 22; 20', 22'), und zwei Kupplungen (26, 28; 26', 28'), die abwechselnd einkuppelbar sind, zum Verbinden der Antriebsmaschine (10; 10') mit den Getriebe-Drehmomenteingabewellen (20, 22; 20', 22'), wobei die Getriebeeinheit (14; 14') eine Planetengetriebeeinheit ist, die ein Sonnenrad (82), das direkt mit dem Rotor (83; 83') antriebsverbunden ist, einen Planetenträger (88; 88'), der als Antriebsmaschinen-Antriebsleistung-Ausgabeelement der Planetengetriebeeinheit mit der zweiten Drehmomentausgabewelle (96, 96') antriebsverbunden ist, ein Hohlrad (84; 84') und eine Reaktionsbremse (86; 86') aufweist zum Arretieren des Hohlrades (84; 84') zum Aufnehmen von Reaktionsdrehmoment.
  2. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 1, mit einer Antriebsmaschinen-Startkupplung (78; 158), die zum Teil einen Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment-Flusspfad von dem Rotor (83; 83') zu der Antriebsmaschine (10; 10') hin definiert.
  3. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 2, wobei eine Vorgelegewellen-Kupplung (64, 66; 144, 150) des Mehrfachübersetzungs-Getriebes (16; 16'), wenn eingekuppelt, und die Antriebsmaschinen-Startkupplung (78; 158), wenn eingekuppelt, zum Teil einen Drehmoment-Flusspfad von dem Rotor (83; 83') zu einem der Sätze von Fahrzeugantriebsrädern hin definieren, wodurch der eine Satz von Fahrzeugantriebsrädern von sowohl der Antriebsmaschine (10; 10') als auch dem Rotor (83; 83') angetrieben wird.
  4. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 2, wobei die Antriebsmaschinen-Startkupplung (78; 158), wenn eingekuppelt, zum Teil einen Drehmoment-Flusspfad von der Antriebsmaschine (10; 10') zu dem Rotor (83, 83') hin definiert, wodurch die Antriebsmaschine (10; 10') den Rotor (83, 83') antreibt zum Laden des Batteriesystems durch die elektrische Maschine (12; 12').
  5. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 2, wobei die Reaktionsbremse (86; 86') so angepasst ist, dass sie, wenn sie in Eingriff ist, rutscht zum Aufnehmen von Reaktionsdrehmoment während einer Drehmomentzufuhr über die Getriebeeinheit (14; 14') an einen der Sätze von Fahrzeugantriebsrädern, während der Rotor (83; 83') Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment über das Getriebe (16; 16') an die Antriebsmaschine (10; 10') liefert.
  6. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine (10; 10'), einem Mehrfachübersetzungs-Getriebe (16; 16') und einem einzigen Motor-Generator (12; 12') mit einem Stator (80; 80') und einem Rotor (83; 83'), wobei das Mehrfachübersetzungs-Getriebe (16; 16') ein Vorgelegewellen-Getriebe ist mit Zahnrädern auf einer Hauptachse, die mit der Antriebsmaschine (10; 10') gemeinsam ist, zu einer ersten Drehmomentausgabewelle (46; 46') hin, die mit einem Satz von Fahrzeugantriebsrädern und dem Motor-Generator (12; 12') verbunden ist, und mit Tandem-Kupplungen (26, 28; 26', 28') auf einer Drehmomenteingabeseite des Mehrfachübersetzungs-Getriebes (16; 16') zum Zuführen von Antriebsmaschinen-Drehmoment zu den Zahnrädern, wenn die Tandem-Kupplungen (26, 28; 26', 28') selektiv eingekuppelt sind, wobei der Motor-Generator (12; 12') auf einer Drehmomentausgabeseite des Mehrfachübersetzungs-Getriebes (16; 16') angeordnet ist, und mit einem Planetengetriebe (14; 14'), welches ein Planetenelement (82), das mit dem Rotor (83; 83') antriebsverbunden ist, und ein anderes Planetenelement (88; 88') aufweist, das mit einem anderen Satz von Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, und einer Bremse (86; 86') mit variabler Leistung zum Bereitstellen einer Drehmomentreaktion für das Planetengetriebe (14; 14').
  7. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 6, wobei das Mehrfachübersetzungs-Getriebe (16) aufweist: eine Haupt-Vorgelegewellen-Anordnung (48) auf einer Hauptvorgelegewellenachse und eine Leistungsübertragungs-Vorgelegewelle (100) auf einer separaten Achse mit Drehmomentübertragungs-Zahnradelementen, die mit Übertragungszahnrädern auf der Hauptvorgelegewellenachse in Antriebseingriff bringbar sind.
  8. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 6, wobei eine Haupt-Vorgelegewellen-Getriebeanordnung des Mehrfachübersetzungs-Getriebes (16') einen vollwandigen Vorgelegewellenabschnitt (108) und einen hülsenförmigen Vorgelegewellenabschnitt (110) aufweist, der den vollwandigen Vorgelegewellenabschnitt (108) umgibt, und wobei Vorgelegewellen-Zahnradelemente mit jedem Vorgelegewellenabschnitt (108, 110) antriebsverbunden sind, und wobei jeder Vorgelegewellenabschnitt (108, 110) mit einer separaten der Tandem-Kupplungen (26', 28') antriebsverbunden ist.
  9. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine (10; 10'), einem einzigen Motor-Generator (12; 12'), einer Planetengetriebeeinheit (14; 14') und einem Getriebe (16; 16') mit Mehrfachübersetzungs-Zahnrädern, wobei das Getriebe (16; 16') eine abwechselnd einkuppelbare Doppel-Kupplungs-Anordnung (18; 18') aufweist zum Aufbauen und Abbauen von Antriebsleistungs-Flusspfaden zwischen der Antriebsmaschine (10; 10') und separaten Leistungseingabe-Zahnrädern des Getriebes (16; 16'), wobei der Motor-Generator (12; 12') einen Rotor (83; 83') aufweist, der mit einem Sonnenrad (82) der Planetengetriebeeinheit (14; 14') und einem Antriebsmaschinen-Startzahnrad (38; 160) des Getriebes (16; 16') antriebsverbunden ist, wobei die Planetengetriebeeinheit (14; 14') eine Reibungsbremse (86; 86') mit variabler Leistung zum Arretieren eines Hohlrades (84; 84') der Planetengetriebeeinheit (14; 14') und einen Planetenträger (88; 88') aufweist, der mit vorderen Fahrzeugantriebsrädern antriebsverbunden ist, und mit einer Vierradantrieb-Kupplung (98; 98'), die den Planetenträger (88; 88') selektiv mit hinteren Fahrzeugantriebsrädern verbindet, wodurch Antriebsleistung von der Antriebsmaschine (10; 10') an die hinteren Fahrzeugantriebsräder geliefert wird, und wobei das Getriebe (16; 16') selektiv einkuppelbare Übersetzungsänderungskupplungen (64–70, 76; 120, 130, 132, 138, 154) aufweist zum Erzielen mehrer Antriebsleistungs-Flusspfade von der Doppel-Kupplungs-Anordnung (18; 18') zu den vorderen und den hinteren Fahrzeugantriebsrädern hin.
  10. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 9, wobei das Getriebe (16; 16') einen Querantrieb zwischen dem Planetenträger (88; 88') und einer Antriebswelle (96; 96') für die vorderen Fahrzeugantriebsräder aufweist.
  11. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 10, wobei der Querantrieb eine Zahnkranz-und-Antriebsketten-Anordnung ist, die einen ersten Zahnkranz (90; 90'), der auf die Achse einer Antriebswelle (46; 46') für die hinteren Fahrzeugantriebsräder montiert ist, und einen zweiten Zahnkranz (92; 92') aufweist, der auf eine Achse der Antriebswelle (96; 96') für die vorderen Fahrzeugantriebsräder montiert ist.
  12. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 11, wobei die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor (83; 83') des Motor-Generators (12; 12') und dem Antriebsmaschinen-Startzahnrad (38; 160) aufweist: eine Vorgelegewelle (100; 108) mit Vorgelegewellen-Zahnrädern (102, 106; 160), die in Antriebsverbindung mit dem Rotor (83; 83') des Motor-Generators (12; 12') und einem weiteren Antriebsmaschinen-Startzahnrad (104; 116) stehen, und eine Antriebsmaschinen-Startkupplung (78; 158) zum Verbinden des Antriebsmaschinen-Startzahnrades (38; 160) mit der Antriebsmaschine (10; 10') über eine Kupplung (26, 28; 26', 28') der Doppel-Kupplungs-Anordnung (18; 18').
  13. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine (10'), einem einzigen Motor-Generator (12'), einer Planetengetriebeeinheit (14') und einem Vorgelegewellen-Getriebe (16') mit Mehrfachübersetzungs-Zahnrädern, einem Paar von Leistungseingabewellen (20', 22') für das Vorgelegewellen-Getriebe (16'), einer ersten Getriebe-Vorgelegewelle (108), einer zweiten Getriebe-Vorgelegewelle (110), die konzentrisch in Bezug auf die erste Getriebe-Vorgelegewelle (108) angeordnet ist, einem ersten und einem zweiten Getriebe-Leistungseingabezahnrad (116, 112), die in Antriebsverbindung mit der ersten bzw. der zweiten Getriebe-Vorgelegewelle (108, 110) stehen, einer Doppel-Kupplungs-Anordnung (18') mit einer ersten und einer zweiten Kupplung (26', 28') zum abwechselnden Verbinden der Antriebsmaschine (10') mit dem ersten und dem zweiten Getriebe-Leistungseingabezahnrad (116, 112), wobei der Motor-Generator (12') einen Rotor (83') aufweist, der mit einem Sonnenrad (82) der Planetengetriebeeinheit (14') verbunden ist, einer Bremse (86') mit variabler Leistung zum Arretieren eines Hohlrades (84') der Planetengetriebeeinheit (14'), wobei ein Planetenträger (88') der Planetengetriebeeinheit (14') in Antriebsverbindung steht mit einer Antriebswelle (96') für vordere Fahrzeugantriebsräder, und einer Vierradantrieb-Kupplung (98') zum Verbinden des Planetenträgers (88') der Planetengetriebeeinheit (14') mit hinteren Fahrzeugantriebsrädern.
  14. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 13, wobei die Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger (88') der Planetengetriebeeinheit (14') und der Antriebswelle (96') für die vorderen Fahrzeugantriebsräder einen Querantrieb zwischen dem Planetenträger (88') der Planetengetriebeeinheit (14') und der Antriebswelle (96') für die vorderen Fahrzeugantriebsräder aufweist.
  15. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 14, wobei der Querantrieb eine Zahnkranz-und-Antriebsketten-Anordnung aufweist.
  16. Hybrid-Elektro-Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 14, wobei eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung des Vorgelegewellen-Getriebes (16') ein Antriebsmaschinen-Startzahnrad (160), das auf die eine Getriebe-Vorgelegewelle (108) montiert ist, die in Antriebsverbindung mit dem Rotor (83') des Motor-Generators (12') steht, und eine Antriebsmaschinen-Startkupplung (158) in der einen Getriebe-Vorgelegewelle (108) aufweist zum selektiven Verbinden des Antriebsmaschinen-Startzahnrades (160) mit der einen Getriebe-Vorgelegewelle (108), wodurch Antriebsmaschinen-Anlassdrehmoment über eine der Kupplungen (28') der Doppel-Kupplungs-Anordnung (18') zu der Antriebsmaschine (10') geliefert werden kann.
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