DE102007033722A1 - Hybridarchitektur mit drei Motoren/Generatoren und Bremsen - Google Patents

Hybridarchitektur mit drei Motoren/Generatoren und Bremsen Download PDF

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Patrick B. Troy Usoro
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Die elektrisch verstellbare Getriebefamilie der vorliegenden Erfindung stellt kostengünstige elektrisch verstellbare Getriebemechanismen mit geringem Inhalt bereit, die einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, eine Batterie, drei Elektromaschinen, die austauschbar als Motoren oder Generatoren dienen, und bis zu drei Bremsen umfassen. Die drei Motoren/Generatoren sind auf eine koordinierte Weise betreibbar, um ein EVT mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlen (einschließlich eines Rückwärtsbetriebs) zu erzielen. Eine der Bremsen ermöglicht einen Reihenhybridbetrieb.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Planetenradsätzen, drei Motoren/Generatoren und bis zu drei Bremsen, die steuerbar sind, um stufenlos verstellbare Drehzahlverhältnisbereiche bereitzustellen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Elektrohybridfahrzeuge bieten das Potenzial für wesentliche Verbesserungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber ihren herkömmlichen Gegenstücken; jedoch ist ihre Marktdurchdringung wegen ihres relativ hohen Kosten/Nutzen-Verhältnisses begrenzt. Es wird dringlich, Hybridtechnologien zu entwickeln, die die Kosten verringern und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Fahrzeuge verbessern. Zwei der Beiträge für die Kosten des Hybridfahrzeugs sind die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers (Batterie) und die Größe der Elektromotoren/Generatoren, die erforderlich ist, um ein rein elektrisches Rückwärtsfahren in vielen Hybridsystemen auf der Basis von elektrisch verstellbaren Getrieben (EVT) zu realisieren. Einer der Faktoren, der den Wirkungsgrad des Systems beeinflusst, ist der Betriebswirkungsgrad der Motoren/Generatoren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung beschreibt stufenlos verstellbare Hybridgetriebe, die eine Kombination aus Planetenradsätzen, Elektromotoren/Generatoren und Bremsen benutzen, um Multimode-EVT mit einer Tauglichkeit für einen Reihenhybridrückwärtsantrieb zu bieten, wobei die Notwendigkeit für einen massiven und teuren Energiespeicher (Batterie) verringert wird, und um den Betrieb der Motoren/Generatoren unter sehr ineffizienten Bedingungen zu minimieren. In dem Reihenhybridrückwärtsantriebs-Modus wird Leistung von der Maschine verwendet, um zumindest einen der Motoren/Generatoren anzutreiben, um elektrische Leistung zu erzeugen, und die erzeugte elektrische Leistung wird an mindestens einen der anderen Motoren/ Generatoren abgegeben, um das Fahrzeug in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung anzutreiben. Diese Fähigkeit beseitigt die Notwendigkeit von beträchtlicher Leistung von der Batterie, um das Fahrzeug rückwärts anzutreiben, wie es gegenwärtig der Fall ist.
  • Die elektrisch verstellbare Getriebefamilie der vorliegenden Erfindung stellt kostengünstige elektrisch verstellbare Getriebemechanismen mit geringem Inhalt bereit, die einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, eine Batterie (oder eine ähnliche Energiespeichereinrichtung), drei Elektromaschinen, die austauschbar als Motoren oder Generatoren dienen, und bis zu drei Bremsen umfassen. Die Differenzialzahnradsätze sind vorzugsweise Planetenradsätze, es können aber andere Zahnradanordnungen eingesetzt werden, wie etwa Kegelräder oder eine Differenzialzahnradanordnung an einer versetzten Achse.
  • In dieser Beschreibung können der erste und zweite Planetenradsatz in beliebiger Reihenfolge mit "erster" bis "zweiter" gezählt werden (d.h. von links nach rechts, von rechts nach links).
  • Jeder der zwei Planetenradsätze weist drei Elemente auf. Das erste, zweite oder dritte Element jedes Planetenradsatzes kann irgendeines von einem Sonnenrad, einem Hohlrad oder einem Träger oder alternativ ein Planetenrad sein.
  • Jeder Träger kann entweder ein Einzelplanetenträger (einfach) oder ein Doppelplanetenträger (zusammengesetzt) sein.
  • Die Antriebswelle ist ständig mit einem Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die Abtriebswelle ist ständig mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden.
  • Ein festes Verbindungselement verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes.
  • Ein erster Motor/Generator ist mit einem Element des ersten Planetenradsatzes verbunden.
  • Ein zweiter Motor/Generator ist mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden.
  • Ein dritter Motor/Generator ist mit einem anderen Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes verbunden.
  • Die Motoren/Generatoren sind mit den Elementen der Planetenradsätze entweder direkt oder durch andere Planetenradsätze, einen Riemen/eine Kette oder verschobene Zahnräder mit oder ohne Drehmomentvervielfachung verbunden.
  • Eine erste Bremse verbindet ein Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element (Getriebegehäuse/Getriebekasten). Diese Bremse ist betreibbar, um das Element feststehend zu halten und einen Betrieb im Reihenhybridmodus zu ermöglichen. Die Verwendung der ersten Bremse statt einem der Motoren/Generatoren, um den Hybridbetriebsmodus zu ermöglichen, verringert die Drehmomentkapazitätsanforderung für die Motoren und verbessert den Wirkungsgrad. Die Anwendung der ersten Bremse während des rein elektrischen Antriebs (vorwärts oder rückwärts) lässt auch zu, dass die Maschine ohne "Maschinenstartstoß", der bei manchen gegenwärtigen EVT-Hybridfahrzeugen gespürt wird, gestartet werden kann.
  • Eine optionale zweite Bremse verbindet ein Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element und ist betreibbar, um ein Element des zweiten Planetenradsatzes unter bestimmten Betriebsbedingungen zu halten, die Betriebsbedingungen einschließen, die sonst erfordern würden, dass einer der Motoren/Generatoren bei Drehzahlen von Null oder beinahe Null betrieben werden müsste, wobei der Wirkungsgrad verbessert wird, indem die ineffiziente Verwendung elektrischer Leistung, um die Drehzahl von Null oder beinahe Null zu halten, verhindert wird.
  • Eine optionale dritte Bremse verbindet ein anderes Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element und ist in der Lage, das Element des Planetenradsatzes unter bestimmten Betriebbedingungen feststehend zu halten, die Betriebsbedingungen einschließen, die sonst erfordern würden, dass einer der Motoren/Generatoren bei Drehzahlen von Null oder beinahe Null betrieben werden müsste, wobei der Wirkungsgrad verbessert wird, indem die ineffiziente Verwendung elektrischer Leistung, um die Drehzahl von Null oder beinahe Null zu halten, verhindert wird.
  • Die Bremsen sind bevorzugt parallel zu den Elektromotoren/Generatoren geschaltet. Die Bremsen sind auch bevorzugt elektromechanisch betätigt, um die Notwendigkeit für eine Hochdruck-Hydraulikpumpe und die zugehörigen Verluste zu beseitigen; es können jedoch andere herkömmliche Bremsenbetätigungsverfahren verwendet werden.
  • Die drei Motoren/Generatoren werden auf eine koordinierte Weise betrieben, um stufenlos verstellbare Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu ergeben, während die Drehzahlen der Motoren/Generatoren minimiert werden und der Gesamtwirkungsgrad des Systems optimiert wird. Die Zähneverhältnisse der Planetenradsätze können geeignet gewählt werden, so dass sie zu den besonderen Anwendungen passen.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält; und
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In 1 ist ein Antriebsstrang 10 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Das Getriebe 14 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 14 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 14 verbunden.
  • Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 14 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 14 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 20 und 30. Der Planetenradsatz 20 wendet ein äußeres Zahnradelement 24 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 24 umgibt ein inneres Zahnradelement 22, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 26 lagert drehbar mehrere Planetenräder 27, so dass jedes Planetenrad 27 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 24 als auch dem inneren Sonnenrad 22 des ersten Planetenradsatzes 20 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 30 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 34 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 34 umgibt ein inneres Zahnradelement 32, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 36 lagert drehbar mehrere Planetenräder 37, so dass jedes Planetenrad 37 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 34 als auch dem inneren Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 26 des Planetenradsatzes 20 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 36 des Planetenradsatzes 30 verbunden.
  • Ein erstes Verbindungselement 70 verbindet das Hohlrad 24 des Planetenradsatzes 20 ständig mit dem Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30.
  • Eine Bremse 50 verbindet das Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30 selektiv mit dem Getriebegehäuse 60. Diese Bremse 50 ermöglicht einen "Betrieb im Reihenhybridmodus" (einschließlich einen Reihenhybridrückwärtsbetrieb und einen Reihenhybridvorwärtsbetrieb), wobei die Maschine 12 den Motor/Generator 80 antreibt, um elektrische Leistung zu erzeugen, und diese erzeugte elektrische Leistung wird an den Motor/Generator 84 abgegeben, um das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts anzutreiben. Dieser Betrieb im Reihenhybridmodus beseitigt die Notwendigkeit für beträchtliche Leistung von der Batterie 86, um das Fahrzeug rückwärts anzutreiben, und verringert daher Batteriegrößenanforderungen.
  • Die erste Ausführungsform 10 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 80, 82 bzw. 84. Der Stator des ersten Motors/Generators 80 ist an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 80 ist an dem Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 82 ist an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 82 ist an dem Hohlrad 24 des Planetenradsatzes 20 und dem Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30 über ein Verbindungselement 70 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 84 ist an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 84 ist an dem Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 befestigt.
  • Kehren wir nun zu der Beschreibung der Leistungsquellen zurück, sollte aus der vorstehenden Beschreibung und mit besonderem Bezug auf 1 ersichtlich sein, dass das Getriebe 14 selektiv Leistung von der Maschine 12 aufnimmt. Das Hybridgetriebe nimmt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 86 auf, die funktional mit einem Controller 88 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 86 kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie Kondensatoren oder Brennstoffzellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, können anstelle von oder in Kombination mit Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist durch die Drehzahlen der drei Motoren/Generatoren und die Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze vorgeschrieben. Fachleute in der Getriebetechnik werden erkennen, dass die gewünschten Drehzahlverhältnisse zwischen Antrieb und Abtrieb durch geeignete Wahl der Drehzahlen der drei Motoren/Generatoren realisiert werden können.
  • BESCHREIBUNG EINER ZWEITEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 2 ist ein Antriebsstrang 110 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet ist. Das Getriebe 114 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 114 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 114 verbunden.
  • Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 114 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 114 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 120 und 130. Der Planetenradsatz 120 wendet ein äußeres Zahnradelement 124 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 124 umgibt ein inneres Zahnradelement 122, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 126 lagert drehbar mehrere Planetenräder 127, so dass jedes Planetenrad 127 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 124 als auch dem inneren Sonnenrad 122 des ersten Planetenradsatzes 120 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 130 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 134 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 134 umgibt ein inneres Zahnradelement 132, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 136 lagert drehbar mehrere Planetenräder 137, so dass jedes Planetenrad 137 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 134 als auch dem inneren Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 126 des Planetenradsatzes 120 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 136 des Planetenradsatzes 130 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 170 verbindet das Hohlrad 124 des Planetenradsatzes 120 ständig mit dem Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130.
  • Eine erste Bremse 150 verbindet das Hohlrad 124 und das Sonnenrad 132 selektiv über ein Verbindungselement 170 mit dem Getriebegehäuse 160. Diese Bremse 150 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 152 verbindet das Hohlrad 134 des Planetenradsatzes 130 selektiv mit dem Getriebegehäuse 160.
  • Die zweite Ausführungsform 110 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 180, 182 bzw. 184. Der Stator des ersten Motors/Generators 180 ist an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 180 ist an dem Sonnenrad 122 des Planetenradsatzes 120 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 182 ist an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 182 ist an dem Hohlrad 124 und dem Sonnenrad 132 über das Verbindungselement 170 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 184 ist an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 184 ist an dem Hohlrad 134 des Planetenradsatzes 130 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 114 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 186 aus, die funktional mit einem Controller 188 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER DRITTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 3 ist ein Antriebsstrang 210 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 214 bezeichnet ist. Das Getriebe 214 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 214 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 214 verbunden.
  • Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 214 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 214 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 220 und 230. Der Planetenradsatz 220 wendet ein äußeres Zahnradelement 224 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 224 umgibt ein inneres Zahnradelement 222, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 226 lagert drehbar mehrere Planetenräder 227, so dass jedes Planetenrad 227 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 224 als auch dem inneren Sonnenrad 222 des ersten Planetenradsatzes 220 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 230 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 234 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 234 umgibt ein inneres Zahnradelement 232, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 236 lagert drehbar mehrere Planetenräder 237, so dass jedes Planetenrad 237 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 234 als auch dem inneren Sonnenrad 232 des Planetenradsatzes 230 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Hohlrad 224 des Planetenradsatzes 220 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Hohlrad 234 des Planetenradsatzes 230 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 270 verbindet den Träger 226 ständig mit dem Träger 236.
  • Eine erste Bremse 250 verbindet den Träger 236 selektiv mit dem Getriebegehäuse 260. Die Bremse 250 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 252 verbindet das Sonnenrad 232 selektiv mit dem Getriebegehäuse 260.
  • Die Ausführungsform 210 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 280, 282 bzw. 284. Der Stator des ersten Motors/Generators 280 ist an dem Getriebegehäuse 260 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 280 ist an dem Sonnenrad 222 des Planetenradsatzes 220 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 282 ist an dem Getriebegehäuse 260 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 282 ist an dem Sonnenrad 232 des Planetenradsatzes 230 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 284 ist an dem Getriebegehäuse 260 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 284 ist an dem Träger 236 des Planetenradsatzes 230 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 214 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 286 aus, die funktional mit einem Controller 288 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER VIERTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 4 ist ein Antriebsstrang 310 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 314 bezeichnet ist. Das Getriebe 314 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 314 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 14 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 314 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 314 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 320 und 330. Der Planetenradsatz 320 wendet ein äußeres Zahnradelement 324 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 324 umgibt ein inneres Zahnradelement 322, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 326 lagert drehbar mehrere Planetenräder 327, so dass jedes Planetenrad 327 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 324 als auch dem inneren Sonnenrad 322 des ersten Planetenradsatzes 320 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 330 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 334 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 334 umgibt ein inneres Zahnradelement 332, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 336 lagert drehbar mehrere Planetenräder 337, so dass jedes Planetenrad 337 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 334 als auch dem inneren Sonnenrad 332 des Planetenradsatzes 330 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Hohlrad 324 des Planetenradsatzes 320 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 336 des Planetenradsatzes 330 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 370 verbindet den Träger 326 ständig mit dem Sonnenrad 332.
  • Eine erste Bremse 350 verbindet das Sonnenrad 332 und den Träger 326 selektiv über das Verbindungselement 370 mit dem Getriebegehäuse 360. Die Bremse 350 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 352 verbindet das Hohlrad 334 selektiv mit dem Getriebegehäuse 360.
  • Die Ausführungsform 310 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 380, 382 bzw. 384. Der Stator des ersten Motors/Generators 380 ist an dem Getriebegehäuse 360 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 380 ist an dem Sonnenrad 322 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 382 ist an dem Getriebegehäuse 360 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 382 ist an dem Träger 326 und dem Sonnenrad 332 über das Verbindungselement 370 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 384 ist an dem Getriebegehäuse 360 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 384 ist an dem Hohlrad 334 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 314 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 386 aus, die funktional mit einem Controller 388 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER FÜNFTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 5 ist ein Antriebsstrang 410 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 414 bezeichnet ist. Das Getriebe 414 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 414 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 414 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 414 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 414 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 420 und 430. Der Planetenradsatz 420 wendet ein äußeres Zahnradelement 424 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 424 umgibt ein inneres Zahnradelement 422, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 426 lagert drehbar mehrere Planetenräder 427, so dass jedes Planetenrad 427 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 424 als auch dem inneren Sonnenrad 422 des ersten Planetenradsatzes 420 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 430 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 434 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 434 umgibt ein inneres Zahnradelement 432, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 436 lagert drehbar mehrere Planetenräder 437, so dass jedes Planetenrad 437 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 434 als auch dem inneren Sonnenrad 432 des Planetenradsatzes 430 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Sonnenrad 422 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 436 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 470 verbindet den Träger 426 ständig mit dem Hohlrad 434.
  • Eine erste Bremse 450 verbindet den Träger 426 und das Hohlrad 434 selektiv über ein Verbindungselement 470 mit dem Getriebegehäuse 460. Diese Bremse 450 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 452 verbindet das Sonnenrad 432 selektiv mit dem Getriebegehäuse 460.
  • Die Ausführungsform 410 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 480, 482 bzw. 484. Der Stator des ersten Motors/Generators 480 ist an dem Getriebegehäuse 460 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 480 ist an dem Träger 426 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 482 ist an dem Getriebegehäuse 460 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 482 ist an dem Hohlrad 424 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 484 ist an dem Getriebegehäuse 460 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 484 ist an dem Sonnenrad 432 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 414 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 486 aus, die funktional mit einem Controller 488 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER SECHSTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 6 ist ein Antriebsstrang 510 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 514 bezeichnet ist. Das Getriebe 514 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 514 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 514 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 514 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 514 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 520 und 530. Der Planetenradsatz 520 wendet ein äußeres Zahnradelement 524 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 524 umgibt ein inneres Zahnradelement 522, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 526 lagert drehbar mehrere Planetenräder 527, so dass jedes Planetenrad 527 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 524 als auch dem inneren Sonnenrad 522 des Planetenradsatzes 520 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 530 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 534 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 534 umgibt ein inneres Zahnradelement 532, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 536 lagert drehbar mehrere Planetenräder 537, so dass jedes Planetenrad 537 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 534 als auch dem inneren Sonnenrad 532 des Planetenradsatzes 530 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 526 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Hohlrad 534 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 570 verbindet das Hohlrad 524 ständig mit dem Sonnenrad 532.
  • Eine erste Bremse 550 verbindet das Hohlrad 524 selektiv mit dem Getriebegehäuse 560. Diese Bremse 550 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 552 verbindet den Träger 536 selektiv mit dem Getriebegehäuse 560.
  • Die Ausführungsform 510 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 580, 582 bzw. 584. Der Stator des ersten Motors/-Generators 580 ist an dem Getriebegehäuse 560 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 580 ist an dem Sonnenrad 522 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 582 ist an dem Getriebegehäuse 560 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 582 ist an dem Hohlrad 524 und dem Sonnenrad 532 über das Verbindungselement 570 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 584 ist an dem Getriebegehäuse 560 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 584 ist an dem Träger 536 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 514 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 586 aus, die funktional mit einem Controller 588 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER SIEBTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 7 ist ein Antriebsstrang 610 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 614 bezeichnet ist. Das Getriebe 614 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 614 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 614 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 614 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 614 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 620 und 630. Der Planetenradsatz 620 wendet ein äußeres Zahnradelement 624 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 624 umgibt ein inneres Zahnradelement 622, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 626 lagert drehbar mehrere Planetenräder 627, so dass jedes Planetenrad 627 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 624 als auch dem inneren Sonnenrad 622 des ersten Planetenradsatzes 620 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 630 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 634 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 634 umgibt ein inneres Zahnradelement 632, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 636 lagert drehbar mehrere Planetenräder 637, so dass jedes Planetenrad 637 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 634 als auch dem inneren Sonnenrad 632 des Planetenradsatzes 630 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Hohlrad 624 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 636 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 670 verbindet den Träger 626 ständig mit dem Hohlrad 634.
  • Eine erste Bremse 650 verbindet das Hohlrad 634 und den Träger 626 selektiv über ein Verbindungselement 670 mit dem Getriebegehäuse 660. Diese Bremse 650 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 652 verbindet das Sonnenrad 632 selektiv mit dem Getriebegehäuse 660.
  • Die Ausführungsform 610 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 680, 682 bzw. 684. Der Stator des ersten Motors/-Generators 680 ist an dem Getriebegehäuse 660 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 680 ist an dem Sonnenrad 622 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 682 ist an dem Getriebegehäuse 660 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 682 ist an dem Hohlrad 634 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors! Generators 684 ist an dem Getriebegehäuse 660 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 684 ist an dem Sonnenrad 632 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 614 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 686 aus, die funktional mit einem Controller 688 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER ACHTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 8 ist ein Antriebsstrang 710 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 714 bezeichnet ist. Das Getriebe 714 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 714 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 714 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 714 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 714 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 720 und 730. Der Planetenradsatz 720 wendet ein äußeres Zahnradelement 724 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 724 umgibt ein inneres Zahnradelement 722, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 726 lagert drehbar mehrere Planetenräder 727, so dass jedes Planetenrad 727 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 724 als auch dem inneren Sonnenrad 722 des Planetenradsatzes 720 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 730 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 734 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 734 umgibt ein inneres Zahnradelement 732, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 736 lagert drehbar mehrere Planetenräder 737, so dass jedes Planetenrad 737 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 734 als auch dem inneren Sonnenrad 732 des Planetenradsatzes 730 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 726 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Hohlrad 734 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 770 verbindet das Hohlrad 724 ständig mit dem Träger 736.
  • Eine erste Bremse 750 verbindet das Hohlrad 724 und den Träger 736 selektiv über das Verbindungselement 770 mit dem Getriebegehäuse 760. Diese Bremse 750 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 752 verbindet das Sonnenrad 732 selektiv mit dem Getriebegehäuse 760.
  • Die Ausführungsform 710 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 780, 782 bzw. 784. Der Stator des ersten Motors/Generators 780 ist an dem Getriebegehäuse 760 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 780 ist an dem Sonnenrad 722 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 782 ist an dem Getriebegehäuse 760 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 782 ist an dem Hohlrad 724 und dem Träger 736 über das Verbindungselement 770 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 784 ist an dem Getriebegehäuse 760 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 784 ist an dem Sonnenrad 732 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 714 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 786 aus, die funktional mit einem Controller 788 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER NEUNTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 9 ist ein Antriebsstrang 810 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch ver stellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 814 bezeichnet ist. Das Getriebe 814 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 814 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 814 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 814 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 814 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 820 und 830. Der Planetenradsatz 820 wendet ein äußeres Zahnradelement 824 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 824 umgibt ein inneres Zahnradelement 822, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 826 lagert drehbar mehrere Planetenräder 827, so dass jedes Planetenrad 827 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 824 als auch dem inneren Sonnenrad 822 des Planetenradsatzes 820 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 830 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 834 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 834 umgibt ein inneres Zahnradelement 832, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 836 lagert drehbar mehrere Planetenräder 837, so dass jedes Planetenrad 837 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 834 als auch dem inneren Sonnenrad 832 des Planetenradsatzes 830 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 826 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Sonnenrad 832 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 870 verbindet das Hohlrad 824 ständig mit dem Hohlrad 834.
  • Eine erste Bremse 850 verbindet das Hohlrad 824 selektiv mit dem Getriebegehäuse 860. Diese Bremse 850 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 852 verbindet das Sonnenrad 822 selektiv mit dem Getriebegehäuse 860. Eine dritte Bremse 854 verbindet den Träger 836 selektiv mit dem Getriebegehäuse 860.
  • Die Ausführungsform 810 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 880, 882 bzw. 884. Der Stator des ersten Motors/-Generators 880 ist an dem Getriebegehäuse 860 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 880 ist an dem Sonnenrad 822 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 882 ist an dem Getriebegehäuse 860 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 882 ist an dem Hohlrad 824 und dem Hohlrad 834 über ein Verbindungselement 870 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 884 ist an dem Getriebegehäuse 860 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 884 ist an dem Träger 836 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 814 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 886 aus, die funktional mit einem Controller 888 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER ZEHNTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 10 ist ein Antriebsstrang 910 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 914 bezeichnet ist. Das Getriebe 914 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 914 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funk tional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 914 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 914 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 914 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 920 und 930. Der Planetenradsatz 920 wendet ein äußeres Zahnradelement 924 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 924 umgibt ein inneres Zahnradelement 922, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 926 lagert drehbar mehrere Planetenräder 927, 928, so dass jedes Planetenrad 927 kämmend mit dem äußeren Hohlrad 924 in Eingriff steht und jedes Planetenrad 928 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem inneren Sonnenrad 922 als auch dem jeweiligen Planetenrad 927 des Planetenradsatzes 920 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 930 wendet ein äußeres Zahnradelement 934 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 934 umgibt ein inneres Zahnradelement 932, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 936 lagert drehbar mehrere Planetenräder 937, so dass jedes Planetenrad 937 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 934 als auch dem inneren Sonnenrad 932 des Planetenradsatzes 930 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 926 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 936 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 970 verbindet das Sonnenrad 922 ständig mit dem Sonnenrad 932.
  • Eine erste Bremse 950 verbindet das Sonnenrad 922 und das Sonnenrad 932 selektiv über das Verbindungselement 970 mit dem Getriebegehäuse 960. Diese Bremse 950 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus.
  • Die Ausführungsform 910 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 980, 982 bzw. 984. Der Stator des ersten Motors/Generators 980 ist an dem Getriebegehäuse 960 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 980 ist an dem Hohlrad 924 befestigt.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 982 ist an dem Getriebegehäuse 960 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 982 ist an dem Sonnenrad 922 und dem Sonnenrad 932 über das Verbindungselement 970 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 984 ist an dem Getriebegehäuse 960 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 984 ist an dem Hohlrad 934 befestigt.
  • Das Hybridgetriebe 914 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 986 aus, die funktional mit einem Controller 988 verbunden ist.
  • BESCHREIBUNG EINER ELFTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 11 ist ein Antriebsstrang 1010 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1014 bezeichnet ist. Das Getriebe 1014 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzu nehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 1014 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer wählbaren Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM oder U/min) abzugeben.
  • Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 1014 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 1014 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
  • Das Getriebe 1014 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 1020 und 1030. Der Planetenradsatz 1020 wendet ein äußeres Zahnradelement 1024 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 1024 umgibt ein inneres Zahnradelement 1022, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 1026 lagert drehbar mehrere Planetenräder 1027, so dass jedes Planetenrad 1027 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 1024 als auch dem inneren Sonnenrad 1022 des Planetenradsatzes 1020 in Eingriff steht.
  • Der Planetenradsatz 1030 wendet auch ein äußeres Zahnradelement 1034 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 1034 umgibt ein inneres Zahnradelement 1032, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 1036 lagert drehbar mehrere Planetenräder 1037, so dass jedes Planetenrad 1037 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 1034 als auch dem inneren Sonnenrad 1032 des Planetenradsatzes 1030 in Eingriff steht.
  • Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 1026 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 1036 verbunden.
  • Ein Verbindungselement 1070 verbindet das Sonnenrad 1022 ständig mit dem Hohlrad 1034.
  • Eine erste Bremse 1050 verbindet das Hohlrad 1034 und das Sonnenrad 1022 selektiv über das Verbindungselement 1070 mit dem Getriebegehäuse 1060. Diese Bremse 1050 ermöglicht einen Betrieb im Reihenhybridmodus. Eine zweite Bremse 1052 verbindet das Sonnenrad 1032 selektiv mit dem Getriebegehäuse 1060.
  • Die Ausführungsform 1010 umfasst auch einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator 1080, 1082 bzw. 1084. Der Stator des ersten Motors/Generators 1080 ist an dem Getriebegehäuse 1060 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 1080 ist an dem Hohlrad 1024 über einen versetzten Antrieb 1090, wie einen Riemen oder eine Kette, befestigt, der das Drehzahlverhältnis andern kann.
  • Der Stator des zweiten Motors/Generators 1082 ist an dem Getriebegehäuse 1060 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 1082 ist an dem Hohlrad 1034 befestigt.
  • Der Stator des dritten Motors/Generators 1084 ist an dem Getriebegehäuse 1060 befestigt. Der Rotor des dritten Motors/Generators 1084 ist an dem Sonnenrad 1032 über ein versetztes Zahnrad 1092 befestigt, das das Drehzahlverhältnis ändern kann.
  • Das Hybridgetriebe 1014 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 1086 aus, die funktional mit einem Controller 1088 verbunden ist.
  • 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 (14)

  1. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement zur Aufnahme von Leistung von einer Maschine; ein Abtriebselement; einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; wobei das Antriebselement ständig mit einem Element des ersten Zahnradsatzes verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; ein Verbindungselement, das das erste Element des ersten Zahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes verbindet; eine Bremse, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element verbindet, um in dem elektrisch verstellbaren Getriebe einen Reihenhybrid-Rückwärtsbetrieb zu ermöglichen; wobei der erste Motor/Generator ständig mit einem Element des ersten Zahnradsatzes verbunden ist; der zweite Motor/Generator ständig mit einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; der dritte Motor/Generator ständig mit einem anderen Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; und wobei der erste, zweite und dritte Motor/Generator auf eine koordinierte Weise betreibbar sind, um ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahl verhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitzustellen.
  2. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Differenzialzahnradsatz Planetenradsätze sind.
  3. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei Träger von jedem der Planetenradsätze Einzelplanetenträger sind.
  4. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei zumindest ein Träger der Planetenradsätze ein Doppelplanetenträger ist.
  5. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Bremse, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet.
  6. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 5, ferner umfassend: eine dritte Bremse, die ein anderes Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet.
  7. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der Motoren/Generatoren mit den Zahnradsätzen durch eine Vorrichtung mit festem oder verstellbarem Drehzahlverhältnis, wie einen herkömmlichen Zahnradsatz, einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder Kombinationen davon, verbunden ist.
  8. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement zur Aufnahme von Leistung von einer Maschine; ein Abtriebselement; einen ersten, zweiten und dritten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; wobei das Antriebselement ständig mit einem Element des ersten Zahnradsatzes verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; ein Verbindungselement, das das erste Element des ersten Zahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes verbindet; eine Bremse, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element verbindet, um in dem elektrisch verstellbaren Getriebe einen Reihenhybrid-Rückwärtsbetrieb zu ermöglichen; wobei der erste, zweite und dritte Motor/Generator ständig mit Elementen der Zahnradsätze verbunden sind; und wobei der erste, zweite und dritte Motor/Generator auf eine koordinierte Weise betreibbar sind, um ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlverhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitzustellen.
  9. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei der erste und zweite Differenzialzahnradsatz Planetenradsätze sind.
  10. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei Träger von jedem der Planetenradsätze Einzelplanetenträger sind.
  11. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Träger der Planetenradsätze ein Doppelplanetenträger ist.
  12. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine zweite Bremse, die ein Element des zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet.
  13. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine dritte Bremse, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet.
  14. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei zumindest einer der Motoren/Generatoren mit den Zahnradsätzen durch eine Vorrichtung mit festem oder verstellbarem Drehzahlverhältnis, wie einen herkömmlichen Zahnradsatz, einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder Kombinationen davon, verbunden ist.
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