DE102008010309A1 - Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einem elektrisch verstellaren Rückwärtsmodus - Google Patents

Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einem elektrisch verstellaren Rückwärtsmodus Download PDF

Info

Publication number
DE102008010309A1
DE102008010309A1 DE102008010309A DE102008010309A DE102008010309A1 DE 102008010309 A1 DE102008010309 A1 DE 102008010309A1 DE 102008010309 A DE102008010309 A DE 102008010309A DE 102008010309 A DE102008010309 A DE 102008010309A DE 102008010309 A1 DE102008010309 A1 DE 102008010309A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
node
transmitting mechanism
electrically
planetary gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102008010309A
Other languages
English (en)
Inventor
Brendan M. Rochester Hills Conlon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102008010309A1 publication Critical patent/DE102008010309A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B60W10/115—Stepped gearings with planetary gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F16H2037/0873—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft with switching, e.g. to change ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2012—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with four sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2017—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with six sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2048—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with seven engaging means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

Es ist ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, einem ersten und einem zweiten Motor/Generator, einem ersten Planetenradsatz und mehreren zusätzlichen Planetenradsätzen sowie zumindest vier Drehmomentübertragungsmechanismen vorgesehen, die selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar sind, um einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsbetriebsmodus und zumindest drei elektrisch verstellbare Vorwärtsbetriebsmodi herzustellen, die zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einen elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus umfassen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichsmodi, einem elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und zumindest einem elektrisch verstellbaren Hochbereichsmodus.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Elektrisch verstellbare Getriebe besitzen typischerweise ein Antriebselement, das mit einer Maschine verbunden ist, und einen oder zwei Motoren/Generatoren, die mit unterschiedlichen Elementen von Planetenradsätzen verbunden sind, um einen oder mehrere elektrisch verstellbare Betriebsmodi, Modi mit festem Drehzahlverhältnis und einen nur elektrischen (batteriebeaufschlagten) Modus zuzulassen. Ein "elektrisch verstellbarer Modus" ist ein Betriebsmodus, bei dem das Drehzahlverhältnis zwischen dem Getriebeantriebselement und dem Getriebeabtriebselement durch die Drehzahl von einem der Motoren/Generatoren bestimmt ist. Elektrisch verstellbare Getriebe können die Kraftstoffwirtschaftlichkeit auf vielerlei Weisen verbessern. Beispielsweise kann die Maschine im Leerlauf, während Zeiträumen eines Verzögerns und Bremsens und während Zeiträumen eines Betriebes bei niedriger Drehzahl oder leichter Last abgeschaltet werden, um Wirkungsgradverluste aufgrund des Maschinenwiderstandes zu beseitigen. Aufgefangene Bremsenergie (über regeneratives Bremsen) oder Energie, die von einem der Motoren, der während Zeiträumen, in denen die Maschine arbeitet, als Generator wirkt, gespeichert wird, wird während dieser Zeiträume mit ausgeschalteter Maschine dazu benutzt, die Maschine länger ausgeschaltet zu halten, Maschinendrehmoment oder -leistung zu unterstützen und/oder bei einer niedrigeren Maschinendrehzahl zu arbeiten oder Nebenaggregatleistungsversorgungen zu unterstützen. Eine vorübergehende Anforderung nach Maschinendrehmoment oder -leistung wird von den Motoren/Generatoren während des Betriebes mit elektrisch verstellbaren Modi und eingeschalteter Maschine unterstützt, was zulässt, dass die Maschine kleiner bemessen werden kann, ohne das hervortretende Fahrzeugleistungsvermögen zu vermindern. Zusätzlich sind die Motoren/Generatoren bei der Nebenaggregatleistungserzeugung sehr effizient, und elektrische Leistung von der Batterie dient als eine verfügbare Drehmomentreserve, was einen Betrieb bei einem numerisch relativ niedrigen Getriebedrehzahlverhältnis zulässt.
  • Elektrisch verstellbare Getriebemodi können als Modi mit Eingangsleistungsverzweigung, Ausgangsleistungsverzweigung oder kombinierter Leistungsverzweigung klassifiziert werden. Bei Modi mit Eingangsleistungsverzweigung ist einer der Motoren/Generatoren derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu dem Getriebeabtrieb variiert, und der andere Motor/Generator ist derart übersetzt, dass seine Drehzahl eine Linearkombination der Drehzahlen des Antriebselements und des Abtriebselements ist. Bei Modi mit Ausgangsleistungsverzweigung ist einer der Motoren/Generatoren derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu dem Getriebeantriebselement variiert, und der andere Motor/Generator ist derart übersetzt, dass seine Drehzahl eine Linearkombination der Drehzahlen des Antriebselements und des Abtriebselements ist. Bei einem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung sind beide Motoren/Generatoren derart übersetzt, dass deren Drehzahlen Linearkombinationen der Drehzahlen des Antriebselements und des Abtriebselements sind, aber keine direkt proportional zu der Drehzahl des Antriebselements oder der Drehzahl des Abtriebselements ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei unterschiedlichen elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi, zumindest einem elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus und einem elektrisch verstellbaren Rückwärtsbetriebsmodus vorgesehen. Indem zwei unterschiedliche elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi vorgesehen sind, ist die Gesamtverhältnisspreizung des Getriebes verbessert. Einer der elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi kann für einen Drehzahlverhältnisbereich optimiert sein, der reduzierte Motorleistungserfordernisse zulassen wird. Zusätzlich kann ein Schalten zwischen elektrisch verstellbaren Modi mit Kupplung-Kupplung-Schaltvorgängen bewerkstelligt werden, was Schaltzeiten gegenüber synchronen Schaltvorgängen vermindert, die alleine ausgeführt werden, indem Motordrehzahlen verändert werden, während in einem EVT-Modus gearbeitet wird.
  • Spezieller umfasst ein elektrisch verstellbares Getriebe ein Antriebselement, ein Abtriebselement und einen ersten und zweiten Motor/Generator. Das Getriebe umfasst einen ersten Planetenradsatz, der durch einen ersten Dreiknotenhebel mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Knoten darstellbar ist. Mehrere zusätzliche Planetenradsätze sind durch zumindest einen zusätzlichen Hebel mit zumindest fünf zusätzlichen Knoten darstellbar. Der erste Motor/Generator ist mit dem ersten Knoten verbunden, das Antriebselement ist mit dem zweiten Knoten verbunden, und der zweite Motor/Generator ist mit dem dritten Knoten ver bunden. Der erste Knoten ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit einem der fünf zusätzlichen Knoten des zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden. Das Getriebe umfasst zumindest vier Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar sind, um unterschiedliche der Knoten miteinander oder mit einem feststehenden Element zu verbinden, wodurch ein elektrisch verstellbarer Rückwärtsbetriebsmodus und zumindest drei elektrisch verstellbare Vorwärtsbetriebsmodi hergestellt sind, die einen ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, einen zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus und einen dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus umfassen. Der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus wird im Anschluss an ausgewählte der ersten oder zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi ausgewählt, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt. Dementsprechend zeichnen sich der erste und zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus als Niedrigbereichsmodi aus, und der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus zeichnet sich als Hochbereichsmodus aus. Bevorzugt sind der erste und zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus Modi mit Eingangsleistungsverzweigung, und der dritte elektrisch verstellbare Modus ist ein Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung.
  • In einer Ausführungsform sind die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze zumindest zwei zusätzliche Planetenradsätze, die durch zumindest einen zusätzlichen Hebel mit zusätzlichen Knoten darstellbar sind, die einen vierten, einen fünften, einen sechsten, einen siebten und einen achten Knoten umfassen. Der erste Motor/Generator ist mit dem ersten Knoten verbunden, und das Antriebselement ist mit dem zweiten Knoten verbunden. Der zweite Motor/Generator ist mit einem dritten Knoten verbunden. Der erste Knoten ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem vierten Knoten verbunden. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den fünften Knoten an einem feststehenden Element an Masse festzulegen. Das Abtriebselement ist mit dem sechsten Knoten verbunden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den siebten Knoten mit dem feststehenden Element in Eingriff zu bringen. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen. Die Einrückung von ausgewählten der Drehmomentübertragungsmechanismen in unterschiedlichen Kombinationen stellt zumindest teilweise mehrere elektrisch verstellbare Vorwärtsmodi und einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus her.
  • In einer Ausführungsform stellt eine alternative Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus und des vierten Drehmomentübertragungsmechanismus einen ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus bzw. einen zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus her. Die Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus stellt einen dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus im Anschluss an ausgewählte der alternativen ersten und zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi her, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt.
  • In einer Ausführungsform sind die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze durch einen einzigen Fünfknotenhebel mit einem vierten, einem fünften, einem sechsten, einem siebten und einem achten Knoten darstellbar. Die vier Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der se lektiv einrückbar ist, um den fünften Knoten an einem feststehenden Element an Masse festzulegen, wobei das Abtriebselement mit dem sechsten Knoten verbunden ist. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den siebten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen, und ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen. Die Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, des vierten Drehmomentübertragungsmechanismus und des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus stellt sequenziell den ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, den zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus und den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus bereit. Die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus stellt den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus her. Bevorzugt ist auch ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um den ersten Knoten während des elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus mit dem dritten Knoten zu verbinden, um einen Rückwärtsmodus mit festem Verhältnis herzustellen. Ein sechster und/oder siebter Drehmomentübertragungsmechanismus kann/können ebenfalls vorgesehen sein, um zusätzliche Vorwärtsmodi mit festem Verhältnis herzustellen. Der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den vierten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen, und der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um den dritten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen.
  • Bevorzugt stellt die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus während des dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus einen nur elektrischen Modus her, indem das Antriebselement nicht rotiert und der erste und zweite Motor/Generator als Motoren wirken, die jeweils Drehmoment bereitstellen, das kombiniert wird, um das Abtriebselement anzutreiben. So wie er hierin verwendet wird ist ein "nur elektrischer" Modus ein Betriebsmodus, in dem das Getriebe nur durch einen oder beide Motoren/Generatoren beaufschlagt wird. Bevorzugt kann regeneratives Bremsen während dieses Modus auftreten.
  • Das elektrisch verstellbare Getriebe kann eine Batterie umfassen, die funktional mit den Motoren/Generatoren verbunden ist, um Leistung bzw. Strom an die Motoren/Generatoren zu liefern oder Leistung bzw. Strom von diesen aufzunehmen. Die Batterie kann konfiguriert sein, um funktional mit einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungs- bzw. Stromversorgung verbunden zu sein, die die Batterie wieder auflädt. Die wiederaufgeladene Batterie kann dann dazu verwendet werden, die Motoren/Generatoren während des nur elektrischen Modus zu beaufschlagen (so wie es hierin verwendet wird, ist eine "Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs" eine Leistungs- bzw. Stromversorgung, die nicht an dem Fahrzeug gelegen ist, in das das elektrisch verstellbare Getriebe eingebaut ist). Es können verschiedene Stromversorgungssysteme außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden, einschließlich jene, die ein leitendes Ladegerät außerhalb des Fahrzeug, ein induktives Ladegerät außerhalb des Fahrzeugs oder ein Ladegerät im Fahrzeug verwenden.
  • In einer Ausführungsform sind die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze ein zweiter Planetenradsatz, der durch einen zweiten Dreiknotenhebel darstellbar ist, und ein dritter Planetenradsatz, der durch einen dritten Dreiknotenhebel darstellbar ist. Der zweite und dritte Dreiknotenhebel umfassen zusammen einen vierten, einen fünften, einen sechsten, einen siebten, einen achten und einen neunten Knoten. Die Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den neunten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem achten Knoten oder dem feststehenden Element zu verbinden, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen, und einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem sechsten Knoten zu verbinden. Das Abtriebselement ist mit dem sechsten Knoten verbunden. In dieser Ausführungsform sind der dritte und vierte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt, um den ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen, der vierte und fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus sind eingerückt, um den zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen, der erste und fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus sind eingerückt, um den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist zusammen mit einem der anderen Drehmomentübertragungsmechanismen (entweder dem dritten oder dem fünften Drehmomentübertragungsmechanismus) eingerückt, um einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus herzustellen. Der dritte und fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus können eingerückt sein, um einen vierten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus im Anschluss an den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt. In dieser Ausführungsform kann der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eine rotierende Kupplung sein, die selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem achten Knoten zu verbinden. Alternativ kann der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eine Kupplung vom Bremsentyp sein, die selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem feststehenden Element zu verbinden. Wenn der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eine Kupplung vom rotierenden Typ ist, kann durch Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus und des fünften Drehmomentübertragungsmechanismus ein festes Verhältnis mit direktem Antrieb erreicht werden.
  • Ein entscheidender Vorteil dieser Konstruktion gegenüber anderen Konstruktionen von elektrisch verstellbaren Getrieben für Rückwärts ist, dass der elektrische Leistungsfluss sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsmodi vorwärts (nicht zirkulierend) ist. Elektrische zirkulierende Leistung in einem elektrisch verstellbaren Getriebe bezieht sich auf eine Bedingung, unter der die mechanische Strecke mehr als 100% der Ausgangsleistung transportiert. Unter Bedingungen eines normalen elektrischen Vorwärtsleistungsflusses wird die Maschinenleistung verzweigt, wobei ein gewisser Anteil elektrisch übertragen wird und der Rest mechanisch übertragen wird. Wenn ein typisches elektrisch verstellbares Getriebe im Rückwärtsbetrieb arbeitet, ist die Richtung des elektrischen Leistungsflusses umgekehrt, so dass die mechanische Strecke die volle Ausgangsleistung plus die elektrische Leistung transportieren muss. Unter dieser Bedingung spricht man davon, dass die elektrische Leistung in dem System zirkuliert. Deshalb müssen das Drehmoment und die Leistung der elektrischen Strecke für mehr als 100% des Abtriebsdrehmoment und der Abtriebsleistung bemessen sein, um die zirkulierende Leistung aufzunehmen. Das maximale Abtriebsdrehmoment eines typischen elektrisch verstellbaren Getriebes wird erhalten, wenn die Maschine unter Verwendung von Batterieleistung kein Drehmoment erzeugt. Das maximale Abtriebsdrehmoment des elektrisch verstellbaren Getriebes der vorliegenden Erfindung wird bei eingeschalteter Maschine erhalten, was ein robusteres Leistungsvermögen ergibt. Aufgrund des verbesserten Rückwärtsleis tungsvermögens ist/sind die typischerweise empfohlene Zunahme der Motorgröße und/oder die typischerweise empfohlenen höheren Getriebe- oder Planetenradverhältnisse nicht erforderlich, um ein ausreichendes Rückwärts-Steigungsleistungsvermögen zu erreichen.
  • 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 wird, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Getriebes in Hebeldiagrammform mit einem Dreiknotenhebel und einem Fünfknotenhebel in zusammengefallener Form;
  • 2 ist eine Ausführungsform des Getriebes von 1 mit einem Fünfknotenhebel, der durch drei Dreiknotenhebel in nicht zusammengefallener Form dargestellt ist;
  • 3 ist eine andere Ausführungsform des Getriebes von 1 mit einem Hebel mit fünf Knoten, der durch drei Dreiknotenhebel in nicht zusammengefallener Form dargestellt ist;
  • 4 ist eine Ausführungsform des Getriebes von 2 in Stickdiagrammform;
  • 5 ist eine Ausführungsform des Getriebes von 3 in Stickdiagrammform;
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines anderen Getriebes in Hebeldiagrammform mit einem Dreiknotenhebel und zwei zusätzlichen Dreiknotenhebel;
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines anderen Getriebes in Hebeldiagrammform mit einem Dreiknotenhebel und zwei zusätzlichen Dreiknotenhebeln;
  • 8 ist eine Ausführungsform des Getriebes von 6 in Stickdiagrammform;
  • 9 ist eine Ausführungsform des Getriebes von 7 in Stickdiagrammform; und
  • 10A–10C sind schematische Darstellungen von unterschiedlichen Stromversorgungssystemen außerhalb des Fahrzeugs zum Aufladen einer Batterie, die mit Motoren/Generatoren in den Getriebeausführungsformen der 1–9 verwendet werden.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauteile beziehen, veranschaulicht 1 einen Antriebsstrang 10, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe 14 verbunden ist. Das Getriebe 14 ist konstruiert, um in einigen seiner Betriebsmodi zumindest einen Teil seiner Antriebsleis tung von der Maschine 12 aufzunehmen, wie es nachstehend besprochen wird. Die Maschine weist eine Abtriebswelle auf, die als ein Antriebselement 16 des Getriebes 14 dient. Eine Achsantriebseinheit 17 ist funktional mit einem Abtriebselement 18 des Getriebes 14 verbunden.
  • Das Getriebe 14 umfasst einen Dreiknotenhebel 20, der einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Element darstellt, die jeweils durch Knoten A, B bzw. C dargestellt sind. Die Elemente können ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Träger sein, obwohl nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge. So wie es hierin verwendet wird, ist ein "Knoten" ein Bauteil eines Getriebes, wie ein Hohlrad, ein Träger oder ein Sonnenrad, das sich durch eine Drehzahl auszeichnet, und das als eine Übergangsstelle von Drehmomenten wirken kann, die auf dieses Bauteil von anderen Bauteilen oder durch dieses Bauteil auf andere Bauteile aufgebracht werden. Die anderen Bauteile, die mit einem gegebenen Knoten in Wechselwirkung stehen können, umfassen andere koaxiale Elemente des gleichen Satzes Planetenräder, die als weitere Knoten an dem gleichen Hebel erscheinen. Die weiteren Bauteile, die mit einem gegebenen Knoten in Wechselwirkung stehen können, umfassen auch Verbindungen mit Elementen von weiteren Planetenradsätzen, die als Knoten an einem anderen Hebel erscheinen, etwa ein feststehendes Element, wie der Getriebekasten, oder weitere Getriebeelemente, wie das Antriebselement oder das Abtriebselement.
  • Das Getriebe 14 umfasst ferner einen Fünfknotenhebel 30, der zwei oder mehr zusammengesetzte Planetenradsätze mit Elementen darstellt, die verbunden sind, um fünf Knoten D, E, F, G und H herzustellen. Die Knoten D, E, F, G und H können jeweils ein Hohlrad, ein Sonnenrad, einen Träger oder zusammengesetzte (d. h. ständig zur gemeinsamen Rotation verbundene) Kombinationen von einem oder mehreren solcher Elemente von unterschiedlichen Planetenradsätzen darstellen. Wie es nachstehend mit Bezug auf die 2 und 3 dargestellt und beschrieben ist, kann der Fünfknotenhebel 30 durch drei (wie in den 2 und 3) separate Hebel dargestellt sein, die zusammengesetzt sind, wobei verschiedene Knoten zur gemeinsamen Rotation verbunden sind. Fachleute werden leicht erkennen, dass derartige Hebel, die keine selektiven Verbindungen dazwischen aufweisen, genauso schematisch als ein zusammengefallener, einzelner Fünfknotenhebel dargestellt werden können, da in solchen Ausführungsformen Knoten, die zur gemeinsamen Rotation verbunden sind, äquivalent wie ein einzelner Knoten fungieren und alternativ durch einen solchen dargestellt werden können.
  • Das Getriebe 14 weist mehrere feste Verbindungen auf. Ein erstes Verbindungselement 70, wie eine Welle oder Nabe, verbindet den Knoten A ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten D. Ein Motor/Generator 82 (der auch als M/G B bezeichnet wird) ist ständig mit dem Knoten A verbunden. Das Antriebselement 16 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten B verbunden. Ein anderer Motor/Generator 80 (der auch als M/G A bezeichnet ist) ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C verbunden. Der Knoten F ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 18 verbunden.
  • Das Getriebe 10 weist auch mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen auf, die verschiedene Betriebsmodi bereitstellen, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C2, eine rotierende Kupplung, die hierin auch als Hochbereichskupplung bezeichnet ist, ist selektiv einrückbar, um den Knoten B zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten E zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5, eine feststehende Kupplung, die hierin auch als Rückwärtsbremse bezeichnet ist, ist selektiv einrückbar, um den Knoten E mit einem feststehenden Element 84, wie einem Kasten oder einem Gehäuse für das Getriebe 14, zu verbinden. Ein anderer Drehmomentübertragungsmechanismus C1B, eine feststehende Kupplung, die hierin auch als Niedrigbereichsbremse bezeichnet ist, ist selektiv einrückbar, um den Knoten G mit dem feststehenden Element 84 zu verbinden. Schließlich ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A, eine feststehende Kupplung, die hierin auch als Niedrigbereichsbremse bezeichnet ist, selektiv einrückbar, um den Knoten H an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen.
  • Es können zusätzliche optionale Drehmomentübertragungsmechanismen (die in 1 gestrichelt gezeichnet sind, um zu kennzeichnen, dass sie optional sind) enthalten sein, um zusätzliche Betriebsmodi bereitzustellen, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C3, eine feststehende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um den Knoten D (und daher den Knoten A und den Motor/Generator 82) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C4, eine rotierende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C zu verbinden. Indem die zwei Elemente des Planetenradsatzes, die durch die Knoten A und C des Hebels 20 dargestellt sind, verbunden sind, bewirkt die Einrückung des Drehmomentübertragungsmechanismus C4, dass alle Elemente des Planetenradsatzes, die durch den Hebel 20 dargestellt sind, mit der gleichen Drehzahl rotieren, wodurch er als Sperr- oder Verriegelungskupplung fungiert. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C6, eine feststehende Kupplung, ist selektiv einrückbar, um den Knoten C an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Wie es Fachleute verstehen werden, weisen die Motoren/Generatoren 80, 82 jeweils einen Rotor auf, der drehbar ist, und einen Stator, der ständig an dem feststehenden Element 84 auf Masse gelegt ist.
  • Jede Ausführungsform eines Antriebsstrangs und Getriebes, die hier besprochen wird, weist eine Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug auf, die funktional mit den Motoren/Generatoren verbunden ist, so dass die Motoren/Generatoren Leistung auf die Energiespeichereinrichtung überführen oder Leistung von dieser entnehmen können. Ein Controller oder eine ECU ist funktional mit der Energiespeichereinrichtung verbunden, um die Verteilung von Leistung von der oder auf die Energiespeichereinrichtung zu steuern. So wie es hierin verwendet wird, ist eine " Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug" eine Energiespeichereinrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, an dem ebenfalls der Antriebsstrang mit den Motoren/Generatoren montiert ist. Eine Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug kann eine oder mehrere Batterien sein. Weitere Energiespeichereinrichtungen im Fahrzeug, wie Brennstoffzellen oder Kondensatoren, haben die Fähigkeit, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, und können in Kombination mit oder anstelle von Batterien verwendet werden. Eine Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug (in der Form einer Batterie 86) und ein Controller 88 sind mit Bezug auf die Ausführungsformen der 4, 5, 8 und 9 gezeigt und beschrieben, welche in Stickdiagrammform gezeigt sind. Die Ausführungsformen der 1, 2, 3, 6 und 7, die in Hebeldiagrammform gezeigt sind, enthalten ebenfalls eine Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug und einen Controller, obwohl dies nicht gezeigt ist, welche funktional mit den Motoren/Generatoren auf gleiche Weise, wie es in den 4, 5, 8 und 9 gezeigt ist, verbunden sind. Betriebsdaten, die von Sensoren gesammelt werden, wie etwa die Drehzahl des Antriebselements 16 und des Abtriebselements 18, können ebenfalls zu verschiedenen Zwecken an den Controller geliefert werden, wie etwa wenn in einem regenerativen Bremsmodus gearbeitet wird.
  • Die Energiespeichereinrichtung oder Batterie 86 im Fahrzeug kann derart konfiguriert sein, dass sie durch eine Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs wieder aufladbar ist. So wie es hierin verwendet wird, ist eine Stromversorgung "außerhalb des Fahrzeugs" eine Stromversorgung, die nicht an dem Fahrzeug mit dem Antriebsstrang montiert ist, die nicht einstückig mit dem Getriebe ist, und die mit der Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug nur während deren Wiederaufladen funktional verbunden ist. Unterschiedliche Stromversorgungssysteme außerhalb des Fahrzeugs, die eine Verbindungsfähigkeit zwischen der Batterie 86 im Fahrzeug und der Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs zum Wiederaufladen der Batterie 86 herstellen, sind mit Bezug auf die 10A–10C gezeigt und beschrieben.
  • Betriebsbeschreibung
  • Außer wenn es anders angegeben ist, werden die folgenden Betriebsmodi durch jede der Ausführungsformen der 1–5 erreicht. Die Modi sind ausführlich mit Bezug auf die Ausführungsform von 1 beschrieben; wobei die Ausführungsformen der 2–5 auf die gleiche Weise arbeiten, es sei denn, es ist anders angemerkt.
  • Zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi
  • Der Antriebsstrang 10 ist in der Lage, ein Fahrzeug (das nicht gezeigt ist) entweder bei ausgeschalteter Maschine 12 oder bei laufender Maschine 12 anzufahren. Der Antriebsstrang 10 kann in jedem der zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi anfahren, indem einer der Drehmomentübertragungsmechanismen C1A oder C1B geschlossen wird. Wenn die Maschine 12 aus ist, wird der Drehmomentübertragungs mechanismus C1A oder C1B eingerückt und der Motor/Generator 82 (M/G B) wird dazu verwendet, das Fahrzeug durch ein Reduktionsübersetzungsverhältnis, das durch den Hebel 30 vorgesehen ist, anzufahren. Die Maschine 12 bleibt auf einer Drehzahl von Null, und der Motor/Generator 80 (M/G A) läuft in der Rückwärtsrichtung um. Um die Maschine 12 zu starten, verzögert der Motor/Generator (M/G A) auf eine Drehzahl von Null, während der Motor/Generator 82 (M/G B) ein Reaktionsdrehmoment sowie ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeuge bereitstellt. Dies beschleunigt die Maschine 12 auf eine Drehzahl, bei der sie mit Kraftstoff beaufschlagt wird. Sobald die Maschine 12 läuft, wird Maschinenleistung durch den Hebel 20 und den Motor/Generator 80 (M/G A), der Strom erzeugt, während der Motor/Generator 82 (M/G B) motorisch antreibt, verzweigt, um einen elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung herzustellen. Leistung wird auf das Abtriebselement 18 sowohl durch eine mechanische Strecke als auch eine elektrische Strecke übertragen. Die mechanische Leistungsstrecke ist von der Maschine 12 zu dem Hebel 20, dann zu dem Hebel 30 durch das Verbindungselement 70, von dem Hebel 30 zu dem Abtriebselement 18. Die Zahnradzähnezahlen der Zahnradelemente der Planetenradsätze, die durch die Knoten B, A, D, E und F der verbundenen Hebel 20 und 30 dargestellt sind, stellen ein Reduktionsverhältnis bereit, so dass das Abtriebselement 18 mit einer langsameren Drehzahl als das Antriebselement 16 rotiert, und die Motoren/Generatoren 80 und 82 jeweils die Drehzahl der Knoten C bzw. A variieren, um einen Bereich von Drehzahlverhältnissen während des elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus bereitzustellen, der durch Einrückung von C1A hergestellt wird (oder den alternativen elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, der durch die Einrückung von C1B hergestellt ist), so dass sich der Modus als ein elektrisch verstellbarer Niedrigbereichsmodus auszeichnet. Die elektrische Leistungsstrecke ist von dem Motor/Generator 82 (M/G B) durch den Knoten A des Hebels 20 zu dem Knoten D des Hebels 30, und dann durch den Hebel 30 zu dem Abtriebselement 18. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung (nicht zirkulierend), solange der Motor/Generator 80 (M/G A) eine positive Drehzahl aufweist. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 (M/G A) negativ ist, wirkt der Motor/Generator 82 (M/G B) als Generator, um dem Motor/Generator 80 (M/G A) Leistung zuzuführen. Ein regeneratives Bremsen wird unter Verwendung des Motors/Generators 82 (M/G B) bewerkstelligt, der ein direktes Übersetzungsverhältnis mit dem Abtriebselement 18 aufweist.
  • Der Antriebsstrang 10 geht zwischen dem elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus, der durch die Einrückung des Drehmomentübertragungsmechanismus C1A hergestellt ist, und dem elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus, der durch Einrückung des Drehmomentübertragungsmechanismus C1B hergestellt ist, durch ein Kupplung-Kupplung-Schalten zwischen den Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B über.
  • Erster elektrisch verstellbarer Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus
  • Um einen elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus herzustellen, wird der Drehmomentübertragungsmechanismus C2 eingerückt, und alle anderen Drehmomentübertragungsmechanismen, einschließlich die Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B, sind offen. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung, solange beide Motoren/Generatoren 80 und 82 (M/G A und M/G B) eine positive Drehzahl haben. In diesem Betriebsmodus wirkt der Motor/Generator 82 (M/G B) als Generator, und der Motor/Generator 80 (M/G A) wirkt als Motor. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 82 (M/G B) negativ ist, wird der Motor/Generator 80 (M/G A) ein Generator, um dem Motor/Generator 82 (M/G B) Leistung zuzuführen. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 (M/G A) negativ ist, wird der Motor/Generator 82 (M/G B) ein Generator, um den Motor/Generator 80 (M/G A) Leistung zuzuführen. Dieser Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung, da Leistung zunächst durch den Hebel 20 verzweigt wird, wobei Maschinenleistung an dem Knoten B bereitgestellt wird, und die Motoren/Generatoren 80, 82 Leistung an die Knoten C bzw. A liefern bzw. von diesen Leistung aufnehmen, und dann durch den Hebel 30 verzweigt wird, wobei Maschinenleistung an dem Knoten E bereitgestellt wird, und der Motor/Generator 82 Leistung an den Knoten D liefert oder von diesem Leistung aufnimmt.
  • Ein regeneratives Bremsen wird während dieses Betriebsmodus bewerkstelligt, indem der Controller (der oben beschrieben ist) dazu verwendet wird, dass Drehmoment von der Maschine 12, dem Motor/Generator 80 (M/G A) und dem Motor/Generator 82 (M/G B) während des Bremsens ins Gleichgewicht zu bringen, um die gewünschte Verzögerungsrate des Abtriebselements 18 bereitzustellen. Die Ausführungsformen der 5–9, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, werden auch einen zweiten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus bereitstellen.
  • Elektrisch verstellbarer Niedrigbereichs-Rückwärtsbetriebsmodus
  • Der Antriebsstrang 10 ist in der Lage, ein Fahrzeug bei ausgeschalteter Maschine 12 oder bei laufender Maschine 12 rückwärts anzufahren. Wenn die Maschine 12 aus ist, wird der Drehmomentübertragungsmechanismus C5 eingerückt, und der Motor/Generator 82 wird dazu verwendet, das Fahrzeug durch das Rückwärtsreduktionsübersetzungsverhältnis, das durch den Hebel 30 bereitgestellt wird, anzufahren. Die Maschine 12 bleibt bei einer Drehzahl von Null, und der Motor/Generator 80 läuft in der Rückwärtsrichtung um. Um die Maschine 12 zu starten, verzögert der Motor/Generator 80 auf eine Drehzahl von Null, während der Motor/Generator 82 ein Reaktionsdrehmoment sowie ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt. Dies beschleunigt die Maschine 12 auf eine Drehzahl, bei der sie mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Sobald die Maschine 12 läuft, wird Maschinenleistung durch den Hebel 20 und den Motor/Generator 80, der Strom erzeugt, während der Motor/Generator 82 motorisch antreibt, verzweigt. Leistung wird auf das Abtriebselement 18 sowohl durch eine mechanische Strecke als auch eine elektrische Strecke übertragen. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung (nicht zirkulierend), solange der Motor/Generator 80 eine positive Drehzahl hat. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 negativ ist, wirkt der Motor/Generator 82 als Generator, um dem Motor/Generator 80 Leistung zuzuführen.
  • Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis
  • Das Getriebe 10 von 1 stellt neun Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis (das auch als ein Übersetzungsverhältnis bezeichnet wird) bereit, wobei jedes ein unterschiedliches zugehöriges numerisches Drehzahlverhältnis aufweist (das als das Verhältnis der Drehzahl des Antriebselements 16 zu der Drehzahl des Abtriebselements 18 definiert ist), wobei angenommen wird, dass optionale Drehmomentübertragungsmechanismen C3, C4 und C6 vorgesehen sind. Sobald das numerische Drehzahlverhältnis während eines elektrisch verstellbaren Modus den Wert von einem der festen Drehzahlverhältnisse erreicht, können die geeigneten Kupplungen, die notwendig sind, um den Modus mit festem Drehzahlverhältnis herzustellen, synchron eingerückt werden. In einem Modus mit festem Drehzahlverhältnis werden die Motoren/Generatoren 80, 82 nicht benötigt, um Maschinendrehmoment zu übertragen, sondern können zur Beschleuni gungsverstärkung oder zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Abhängig von den enthaltenen Kupplungen ist eine Anzahl von Modi mit festem Drehzahlverhältnis möglich. Die Kombinationen von Kupplungen, die Modi mit festem Drehzahlverhältnis bereitstellen sind:
    C1A & C4; C1A & C6; C1A & C2; C1B & C4; C1B & C6; C1B & C2; C2 & C6; C2 & C4; C2 & C3
  • Da die Drehmomentübertragungsmechanismen C1A, C1B und C2 nicht optional sind, sind die zwei Modi mit festem Drehzahlverhältnis, die aus der Einrückung dieser Drehmomentübertragungsmechanismen resultieren, immer verfügbar. Diese festen Drehzahlverhältnisse sind die Grenze der entsprechenden elektrisch verstellbaren Modi, die jeweils durch Einrückung von C1A (erster elektrisch verstellbarer Niedrigbereichs-Vorwärtsmodus) und C2 (erster elektrisch verstellbarer Hochbereichs-Vorwärtsmodus) bzw. C1B (zweiter elektrisch verstellbarer Niedrigbereichs-Vorwärtsmodus) und C2 (erster elektrisch verstellbarer Hochbereichs-Vorwärtsmodus) hergestellt werden.
  • Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis
  • Wenn das Getriebe 10 den optionalen Drehmomentübertragungsmechanismus C4 umfasst, kann er während des elektrisch verstellbaren Rückwärtsbetriebsmodus synchron eingerückt werden, sobald das Getriebe das numerisch feste Rückwärtsdrehzahlverhältnis erreicht, so dass beide Drehmomentübertragungsmechanismen C4 und C5 eingerückt sind, wobei ein Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis hergestellt ist. Beim Betrieb in dem Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis werden die Motoren/Generatoren 80, 82 nicht benötigt, um Maschinen drehmoment zu übertragen, sondern können zur Beschleunigungsverstärkung oder zum regenerativen Bremsen verwendet werden.
  • Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen
  • Das Getriebe 10 stellt einen nur elektrischen Betriebsmodus bereit, der für nur elektrisches Fahren (d. h. nur durch die Batterie über die Motoren/Generatoren beaufschlagt) oder zum regenerativen Bremsen geeignet ist. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus C5 eingerückt ist, während das Getriebe 10 in dem elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus ist, wobei C2 geschlossen ist und C1A und C1B offen sind, und der Kraftstoff für die Maschine abgeschaltet ist, ist die Maschine 12 gestoppt und die Elektromotoren/Generatoren 80 und 82 treiben das Abtriebselement 18 mit einem hohen Verhältnis und zusätzlichem Drehmoment an. Dieser Betriebsmodus stellt einen ausgezeichneten Motorwirkungsgrad für einen nur elektrischen Betrieb bei niedriger Drehzahl oder regenerativen Bremsen bereit. Zusätzlich laufen beide Motoren/Generatoren 80, 82 bei einer hohen Drehzahl relativ zu dem Getriebeabtriebselement 18 um, und beide verzögern, um die Maschine 12 zu starten, so dass Batterieenergie (d. h. Energie, die in einer Batterie gespeichert ist, die mit den Motoren/Generatoren 80, 82 verbunden ist) durch kinetische Energie erhöht wird, die während dieses Manövers in den Motoren/Generatoren 80, 82 gespeichert ist.
  • In 2 ist eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 100 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 114 verbunden ist. Das Getriebe 114 ist in Hebeldiagrammform gezeigt und gleich wie das Getriebe 114 von 1 strukturiert, aber es werden drei Dreiknotenhebel 140, 150 und 160 verwendet. Der Hebel 140 umfasst Knoten I, G und N. Der Hebel 150 umfasst Knoten D, J und L. Der Hebel 160 umfasst Knoten K, M und O. Ein Verbindungselement 170 verbindet den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten D. Ein Verbindungselement 172 verbindet den Knoten I zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten J. Ein Verbindungselement 174 verbindet den Knoten J zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten K. Ein Verbindungselement 176 verbindet den Knoten L zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten M. Ein Verbindungselement 178 verbindet den Knoten N zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten O.
  • Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C2 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten B mit dem Knoten I zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten K an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten O an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten G an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Optionale Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen einen Drehmomentübertragungsmechanismus C3 vom Bremsentyp, einen rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus C4 vom Kupplungstyp und einen Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C3 ist selektiv einrückbar, um den Knoten D an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C4 ist selektiv einrückbar, um den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist selektiv einrückbar, um den Knoten C an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Die drei Dreiknotenhebel 140, 150 und 160 können durch einen Fünfknotenhebel dargestellt werden, indem die Knoten I, J und K als ein einziger Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent wie der Knoten E von 1, die Knoten L und M zusammen als ein einzelner Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent zu Knoten F und 1, und die Knoten N und O als ein einziger Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent zu Knoten H von 1. Der äquivalente Fünfknotenhebel würde somit die Knoten D und G sowie einen Knoten umfassen, der die zusammengefallenen Knoten I, J und K darstellt, einen Knoten, der die zusammengefallenen Knoten L und M darstellt und einen Knoten, der die zusammengefallenen Knoten N und O darstellt.
  • Das Getriebe 114 arbeitet gleich wie es mit Bezug auf das Getriebe 14 von 1 beschrieben ist, um zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi (EVT1 und EVT2), einen elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus (EVT3), Modi mit festem Drehzahlverhältnis (Rückwärts: FGREV, Vorwärts: FG1, FG2, FG3, FG4 und FG5), einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus (EVTREV) und Modi mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen (Nur Batt 1, Nur Batt 2 und Nur Batt 3) zu erreichen, wie es in der Tabelle unten dargelegt ist. Drei zusätzliche Modi mit festem Drehzahlverhältnis, die mit Bezug auf die Beschreibung von 1 aufgelistet aber in Tabelle A nicht gezeigt sind, sind verfügbar, wenn eine optionale Kupplung C4 vorgesehen ist. Die aufgelisteten numerischen Verhältnisse nehmen die folgenden Beispielverhältnisse an: Hebel 20: 1,67; Hebel 140: 2; Hebel 150: 3,0 und Hebel 160: 1,67. Tabelle A
    Modus Verhältnis C1A C1B C2 C5 C6 C3
    EVT 1 X
    Nur Batt 1 X
    EVT2 X
    Nur Batt 2 X
    FG1 2,99 X X
    FG2 2,12 X X
    EVT3 X
    FG3 1,599 X X
    FG4 1,25 X X
    FG5 0,75 X X
    Nur Batt 3 X X
    EVTREV X
    FGREV –1,87 X X
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 200 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 214 verbunden ist. Das Getriebe 214 ist in Hebeldiagrammform gezeigt und gleich wie das Getriebe 10 von 1 strukturiert, es werden aber drei Dreiknotenhebel 220, 250 und 260 verwendet. Der Hebel 240 umfasst Knoten D, P und R. Der Hebel 250 umfasst Knoten Q, S und U. Der Hebel 260 umfasst Knoten T, G und V. Ein Verbindungselement 270 verbindet den Knoten A ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten D. Ein Verbindungselement 272 verbindet den Knoten P ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten Q. Ein Verbindungselement 274 verbindet den Knoten R ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten S. Ein Verbindungselement 276 verbindet den Knoten S ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten T. Ein Verbindungs element 278 verbindet den Knoten U ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten V.
  • Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C2 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten B mit dem Knoten P zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten Q an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten V (und daher den Knoten U) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Knoten G an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Optionale Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen einen Drehmomentübertragungsmechanismus C3 vom Bremsentyp, einen rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus C4 vom Kupplungstyp und einen Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C3 ist selektiv einrückbar, um den Knoten D an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C4 ist selektiv einrückbar, um den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist selektiv einrückbar, um den Knoten C an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Die Dreiknotenhebel 240, 250 und 260 können durch einen Fünfknotenhebel dargestellt werden, indem die Knoten P und Q als ein einzelner Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent zu Knoten E von 1, die Knoten R, S und T als ein einzelner Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent zu Knoten F von 1, und die Knoten U und V als ein einzelner Knoten zusammenfallen gelassen werden, äquivalent zu Knoten H von 1. Der äquivalente Fünfknotenhebel würde somit die Knoten D und G sowie einen Knoten, der durch die zusammengefallenen Knoten P und Q dargestellt ist, einen Knoten, der durch die zusammengefallenen Knoten R, S und T dargestellt ist, und einen Knoten, der durch die zusammengefallenen Knoten U und V dargestellt ist, umfassen.
  • Das Getriebe 214 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 14 von 1 beschrieben ist und ist wie in der Tabelle gezeigt, die oben für das Getriebe 114 von 2 dargelegt ist, um die zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, den elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus, die Modi mit festem Drehzahlverhältnis, den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativen Bremsen zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Antriebsstrang 300 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 314 verbunden ist. Das Getriebe 314 ist in Stickdiagrammform gezeigt und ist eine Ausführungsform des Getriebes 114 von 2. Der Hebel 20 ist als ein Planetenradsatz 320 dargestellt. Der Planetenradsatz 320 umfasst ein Sonnenrad 322, ein Hohlrad 324 und einen Träger 326, der mehrere Planetenräder 327 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 322 als auch dem Hohlrad 324 kämmen. Die drei Knoten A, B und C des Hebels 20 von 2 sind jeweils als Hohlrad 324, Träger 326 bzw. Sonnenrad 322 des Planetenradsatzes 320 dargestellt.
  • Die Hebel 140, 150 und 160 des Getriebes 114 von 2 sind jeweils als drei miteinander verbundene Planetenradsätze 350, 350 bzw. 360 in dem Getriebe 314 von 4 dargestellt. Der Planetenradsatz 340 umfasst ein Sonnenrad 342, ein Hohlrad 344 und einen Träger 346, der mehrere Planetenräder 347 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 342 als auch dem Hohlrad 344 kämmen. Die drei Knoten N, G und I des Hebels 140 von 2 sind als Hohlrad 344, Träger 346 bzw. Sonnenrad 342 des Planetenradsatzes 340 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 350 umfasst ein Sonnenrad 352, ein Hohlrad 354 und einen Träger 356, der mehrere Planetenräder 357 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 352 als auch dem Hohlrad 354 kämmen. Die drei Knoten D, J und L des Hebels 150 von 2 sind jeweils als Sonnenrad 352, Träger 356 bzw. Hohlrad 354 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 360 umfasst ein Sonnenrad 362, ein Hohlrad 364 und einen Träger 366, der mehrere Planetenräder 367 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 362 als auch dem Hohlrad 364 kämmen. Die drei Knoten K, M und O des Hebels 160 von 2 sind jeweils als Hohlrad 364, Träger 366 bzw. Sonnenrad 362 dargestellt.
  • Das Antriebselement 16 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 326 verbunden. Das Abtriebselement 18 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 366 verbunden. Das Verbindungselement 370 verbindet das Hohlrad 324 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 352 und mit dem Motor/Generator 82. Das Verbindungselement 372 verbindet den Träger 356 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 342. Das Verbindungselement 374 verbindet den Träger 356 ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 364. Das Verbindungselement 376 verbindet das Hohlrad 354 ständig zur Rotation mit dem Träger 366. Das Verbindungselement 378 verbindet das Hohlrad 344 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 362. Der Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 322 verbunden. Der Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 324 und dem Sonnenrad 352 verbunden.
  • Die Motoren/Generatoren 80, 82 können elektrische Leistung von der Energiespeichereinrichtung 86, wie einer Batterie, aufnehmen oder elektrische Leistung an diese liefern. Ein elektronischer Controller 88 steht mit der Batterie 86 und mit einem Stromumrichter 90 in Signalverbindung, die auch in elektrischer Verbindung mit den Statorabschnitten der Motoren/Generatoren 80, 82 steht. Der Controller 88 spricht auf eine Vielfalt von Eingangssignalen an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bedieneranforderung, das Niveau, bis zu dem die Batterie 86 aufgeladen ist, und die Leistung, die von der Maschine 12 bereitgestellt wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen den Motoren/Generatoren 80, 82 und der Batterie 86 über den Umrichter 90 zu steuern, der eine Umwandlung zwischen Gleichstrom, der von der Batterie 86 bereitgestellt oder benutzt wird, und Wechselstrom, der von den Statorabschnitten der Motoren/Generatoren 80, 82 bereitgestellt oder benutzt wird, vorzunehmen. Ein optionales Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs kann mit der Batterie 86 verbunden sein, um die Batterie 86 wieder aufzuladen. Das Stromversorgungssystem außerhalb des Fahrzeugs ist ausführlich mit Bezug auf 10A beschrieben. Alternative Stromversorgungssysteme außerhalb des Fahrzeugs 91A und 91B sind mit Bezug auf die 10B bzw. 10C beschrieben, und können beide mit der Batterie 86 anstelle des Stromversorgungssystems 91 außerhalb des Fahrzeugs verbunden sein.
  • Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 344 und das Sonnenrad 362 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 346 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Eine rotierende Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 16 (und den Träger 326) zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 356 und dem Hohlrad 364 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungs mechanismus C3 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 324, das Sonnenrad 352 und den Motor/Generator 82 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C4 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 324 mit dem Sonnenrad 322 zu verbinden (wodurch der Planetenradsatz 320 gesperrt oder verriegelt wird, was bewirkt, dass das Hohlrad 324 und das Sonnenrad 322 mit der gleichen Drehzahl wie der Träger 326 und das Antriebselement 16 rotieren). Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 356 und das Sonnenrad 342 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 322 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen.
  • Das Getriebe 314 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 14 von 1 beschrieben ist und ist wie in der Tabelle gezeigt, die oben für das Getriebe 114 von 2 dargelegt ist, um die zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, den elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus, die Modi mit festem Drehzahlverhältnis, den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativen Bremsen zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Antriebsstrang 400 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 414 verbunden ist. Das Getriebe 414 ist in Stickdiagrammform gezeigt und ist eine Ausführungsform des Getriebes 214 von 3. Der Hebel 20 ist als ein Planetenradsatz 420 dargestellt. Der Planetenradsatz 420 umfasst ein Sonnenrad 422, ein Hohlrad 424 und einen Träger 426, der mehrere Planetenräder 427 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 422 als auch dem Hohlrad 424 kämmen. Die drei Knoten A, B und C des Hebels 20 von 3 sind jeweils als Hohlrad 424, Träger 426 bzw. Sonnenrad 422 des Planetenradsatzes 420 dargestellt.
  • Die Hebel 240, 250 und 260 des Getriebes 214 von 3 sind in dem Getriebe 414 von 5 jeweils als drei miteinander verbundene Planetenradsätze 440, 450 bzw. 460 dargestellt. Der Planetenradsatz 440 umfasst ein Sonnenrad 442, ein Hohlrad 444 und einen Träger 446, der mehrere Planetenräder 447 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 442 als auch dem Hohlrad 444 kämmen. Die drei Knoten R, P und D des Hebels 240 von 3 sind jeweils als Hohlrad 444, Träger 446 bzw. Sonnenrad 442 des Planetenradsatzes 440 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 450 umfasst ein Sonnenrad 452, ein Hohlrad 454 und einen Träger 456, der mehrere Planetenräder 457 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 452 als auch dem Hohlrad 454 kämmen. Die drei Knoten Q, S und U des Hebels 450 von 3 sind jeweils als Hohlrad 454, Träger 456 bzw. Sonnenrad 452 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 460 umfasst ein Sonnenrad 462, ein Hohlrad 464 und einen Träger 466, der mehrere Planetenräder 467 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 462 als auch dem Hohlrad 464 kämmen. Die drei Knoten V, G und T des Hebels 460 von 3 sind jeweils als Hohlrad 464, Träger 466 bzw. Sonnenrad 462 dargestellt.
  • Das Antriebselement 16 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 426 verbunden. Das Abtriebselement 18 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 456 verbunden. Ein Verbindungselement 470 verbindet das Hohlrad 424 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 442 und mit dem Motor/Generator 82. Ein Verbindungselement 472 verbindet den Träger 446 ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 454. Ein Verbindungselement 474 verbindet das Hohlrad 444 ständig zur Rotation mit dem Träger 456. Ein Verbindungselement 476 verbindet den Träger 456 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 462. Ein Verbindungselement 478 verbindet das Sonnenrad 452 ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 464. Der Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 422 verbunden. Der Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 424 und dem Sonnenrad 442 verbunden. Die Batterie 86, der Controller 88 und der Umrichter 90 fungieren, wie es oben mit Bezug auf 4 beschrieben ist. Ein optionales Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs kann mit der Batterie 86 verbunden sein, um die Batterie 86 wieder aufzuladen. Das Stromversorgungssystem außerhalb des Fahrzeugs ist ausführlich mit Bezug auf 10A beschrieben. Alternative Stromversorgungssysteme 91A und 91B außerhalb des Fahrzeugs sind mit Bezug auf die 10B bzw. 10C beschrieben, und können beide mit der Batterie 86 anstelle des Stromversorgungssystems 91 außerhalb des Fahrzeugs verbunden sein.
  • Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 464 und das Sonnenrad 452 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 466 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Eine rotierende Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 16 (und den Träger 426) zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 446 und dem Hohlrad 454 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C3 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 424, das Sonnenrad 442 und den Motor/Generator 82 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C4 vom Kupplungstyp ist selektiv ein rückbar, um das Hohlrad 424 mit dem Sonnenrad 422 zu verbinden (wodurch der Planetenradsatz 420 gesperrt oder verriegelt wird, was bewirkt, dass das Hohlrad 424 und das Sonnenrad 422 mit der gleichen Drehzahl wie der Träger 426 und das Antriebselement 16 rotieren). Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 446 und das Hohlrad 454 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 422 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen.
  • Das Getriebe 414 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 14 von 1 beschrieben ist, und ist wie in der Tabelle gezeigt, die oben für das Getriebe 114 von 2 dargelegt wurde, um die zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, den elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus, die Modi mit festem Drehzahlverhältnis, den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen zu erreichen.
  • 6 veranschaulicht einen Antriebsstrang 500, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe 514 verbunden ist. Das Getriebe 514 ist konstruiert, um zumindest einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 in einigen seiner Betriebsmodi aufzunehmen, wie es nachstehend besprochen wird. Die Maschine 12 weist eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 16 des Getriebes 514 dient. Die Achsantriebseinheit 17 ist funktional mit dem Abtriebselement 18 des Getriebes 514 verbunden.
  • Das Getriebe 514 umfasst den Dreiknotenhebel 20, der den ersten einfachen Planetenradsatz mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ele ment darstellt, die jeweils durch die Knoten A, B bzw. C dargestellt sind. Die Elemente können ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Träger sein, obwohl nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge. Das Getriebe 514 umfasst ferner zwei Dreiknotenhebel 540 und 550, die zwei miteinander verbundene Planetenradsätze darstellen. Der Hebel 540 umfasst Knoten W, X und Y. Der Hebel 550 umfasst Knoten AA, Z und BB.
  • Das Getriebe 514 umfasst feste Verbindungen. Ein Verbindungselement 570 verbindet den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten W. Ein Verbindungselement 572 verbindet den Knoten X zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten Z. Das Antriebselement 16 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten B verbunden. Der Motor/Generator 82 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten A verbunden. Der Motor/Generator 80 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C verbunden. Der Knoten AA ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 18 verbunden.
  • Das Getriebe 514 weist auch mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen auf, die verschiedene Betriebsmodi bereitstellen, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C2 ist selektiv einrückbar, um den Knoten B zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten X zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 ist selektiv einrückbar, um den Knoten Z (und somit den Knoten X aufgrund des Verbindungselements 572) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B ist selektiv einrückbar, um den Knoten Y zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten BB zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A ist selektiv einrückbar, um den Knoten BB an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Schließlich ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus C7, eine rotierende Kupplung, selektiv einrückbar, um den Knoten Y zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten AA und somit mit dem Abtriebselement 18 zu verbinden.
  • Die zusätzlichen optionalen Drehmomentübertragungsmechanismen, die mit Bezug auf 1 beschrieben sind, können enthalten sein, um zusätzliche Betriebsmodi bereitzustellen, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C3 ist selektiv einrückbar, um den Knoten W (und somit den Knoten A und den Motor/Generator 82) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C4 ist selektiv einrückbar, um den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C zu verbinden. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist selektiv einrückbar, um den Knoten C an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen.
  • Betriebsbeschreibung
  • Außer wenn es anders angegeben ist, erreichen die Ausführungsformen der 6–9 die Betriebsmodi gemäß dem Einrückplan, der in Tabelle B unten dargelegt ist. Die aufgelisteten Zahlenverhältnisse nehmen die folgenden Beispielverhältnisse an: Hebel 20: 2,5; Hebel 540: 2,1 und Hebel 550: 1,8. Diese Betriebsmodi werden mit Bezug auf die Ausführungsform von 6 beschrieben; wobei die Ausführungsformen der 7–9 auf die gleiche Weise arbeiten, es sei denn, es ist anders angegeben. Vier zusätzliche Modi mit festem Drehzahlverhältnis, die mit Bezug auf die Beschreibung der Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis unten aufgelistet sind, aber in Tabelle B nicht gezeigt sind, werden ebenfalls erreicht, wenn die optionalen Drehmomentübertragungsmechanismen C3 und C4 vorgesehen sind, für eine Summe von zehn Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis. Tabelle B
    Modus Verhältnis (Bereich) C1A C1B C2 C5 C6 C7
    EVT1 4,8–1,55 X X
    EVT2 2,8–1,55 X X
    FG1 3,44 X X X
    FG2 1,94 X X X
    EVT3 1,55–1,0 X X
    FG3A 1,55 X X X
    FG3B 1,55 X X X
    FG4 1,23 X X X
    FG5 1 X X X
    FG6 0,714 X X X
    EVT4 1,0–0,714 X X
    EVTREV –5,88 X X
    Nur Batt 5,25–2,1 X X X
    FGREV –4,2 X X X
  • Zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi
  • Der Antriebsstrang 500 ist in der Lage, ein Fahrzeug (das nicht gezeigt ist) entweder bei ausgeschalteter Maschine 12 oder bei laufender Maschine 12 anzufahren. Der Antriebsstrang 500 kann in jedem von zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodi anfahren, indem beide Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B für einen der Modi eingerückt werden und indem die Drehmomentübertragungsmecha nismen C1A und C7 für den anderen Modus eingerückt werden. Wenn die Maschine 12 aus ist, sind die Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B (oder C7) eingerückt und der Motor/Generator 82 (M/G B) wird dazu verwendet, das Fahrzeug über ein Reduktionsübersetzungsverhältnis, das durch Hebel 540 und 550 bereitgestellt ist, anzufahren. Die Maschine 12 bleibt auf einer Drehzahl von Null, und der Motor/Generator 80 (M/G A) läuft in der Rückwärtsrichtung um. Um die Maschine 12 zu starten, verzögert der Motor/Generator (M/G A) auf eine Drehzahl von Null, während der Motor/Generator 82 (M/G B) ein Reaktionsdrehmoment sowie ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt. Dies beschleunigt die Maschine 12 auf eine Drehzahl, bei der sie mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Sobald die Maschine 12 läuft, wird Maschinenleistung durch den Hebel 20 und den Motor/Generator 80 (M/G A), der Strom erzeugt, während der Motor/Generator 82 (M/G B) motorisch antreibt, verzweigt, um einen elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung herzustellen. Leistung wird auf das Abtriebselement 18 durch sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Strecke übertragen. Die mechanische Leistungsstrecke ist von der Maschine 12 zu dem Hebel 20, dann zu dem Hebel 540 und 550 durch das Verbindungselement 570, dann zu dem Abtriebselement 18. Die Zahnradzähnezahlen der Zahnradelemente der Planetenradsätze, die durch die Knoten B, A, W, X, Z und AA der verbundenen Hebel 540 und 550 dargestellt sind, stellen ein Reduktionsverhältnis bereit, so dass das Abtriebselement 18 mit einer langsameren Drehzahl als das Antriebselement 16 rotiert, und die Motoren/Generatoren 80 und 82 verändern jeweils die Drehzahl der Knoten A bzw. C, um einen Bereich von Drehzahlverhältnissen während des elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus bereitzustellen, der durch Einrückung von C1A und C1B hergestellt wird (oder während des alternativen elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, der durch die Einrückung von C1A und C7 hergestellt ist), so dass sich der Modus als elektrisch verstellbarer Niedrigbereichsmodus auszeichnet. Die elektrische Leistungsstrecke ist von dem Motor/Generator 80 (M/G A) durch den Knoten A des Hebels 20 zu dem Knoten W des Hebels 540, und dann durch den Hebel 550 zu dem Abtriebselement 18. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung (nicht zirkulierend), solange der Motor/Generator 80 (M/G A) eine positive Drehzahl hat. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 (M/G A) negativ ist, wirkt der Motor/Generator 82 (M/G B) als Generator, um dem Motor/Generator 80 (M/G A) Leistung zuzuführen. Ein regeneratives Bremsen wird unter Verwendung des Motors/Generators 82 (M/G B) bewerkstelligt, der ein direktes Verhältnis zu dem Abtrieb aufweist.
  • Der Antriebsstrang 500 geht zwischen dem elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus, der durch die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B hergestellt wird, und dem elektrisch verstellbaren Niedrigbereich-Vorwärtsbetriebsmodus, der durch Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C7 hergestellt wird, durch ein Kupplung-Kupplung-Schalten zwischen den Drehmomentübertragungsmechanismen über.
  • Erster elektrisch verstellbarer Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus
  • Um einen elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen C2 und C7 eingerückt, und alle anderen Drehmomentübertragungsmechanismen, einschließlich die Drehmomentübertragungsmechanismen C1A und C1B, sind offen. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung, solange beide Motoren/Generatoren 80 und 82 (M/G A und M/G B) eine positive Drehzahl haben. So wie es hierin verwendet wird, hat ein Motor/Generator eine "positive Drehzahl", wenn er in die gleiche Richtung wie die Antriebswelle rotiert. In diesem Betriebsmodus wirkt der Motor/Generator 82 (M/G B) als Generator, und der Motor/Generator 80 (M/G A) wirkt als Motor. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 82 (M/G B) negativ ist, wird der Motor/Generator 80 (M/G A) ein Generator, um dem Motor/Generator 82 (M/G B) Leistung zuzuführen. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 (M/G A) negativ ist, wird der Motor/Generator 82 (M/G B) ein Motor, um Leistung von dem Motor/Generator 80 (M/G A) zu benutzen. Dieser Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung, da Leistung zuerst durch den Hebel 20 verzweigt wird, wobei Maschinenleistung an dem Knoten B bereitgestellt wird, und die Motoren/Generatoren 80, 82 jeweils Leistung zu den Knoten C bzw. A liefern oder von diesen aufnehmen, und dann durch den Hebel 540 verzweigt wird, wobei Maschinenleistung an dem Knoten X bereitgestellt wird, und der Motor/Generator 82 Leistung zu dem Knoten W liefert oder von diesem aufnimmt.
  • Ein regeneratives Bremsen wird während dieses Betriebsmodus unter Verwendung eines Controllers bewerkstelligt, um Drehmoment der Maschine 12, des Motors/Generators 80 (M/G A) und des Motors/Generators 82 (M/G B) während des Bremsens auszugleichen, um die gewünschte Verzögerungsrate des Abtriebselements 18 bereitzustellen.
  • Zweiter elektrisch verstellbarer Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus
  • Der Antriebsstrang 500 von 6 sowie die Antriebsstränge der Ausführungsformen der 7–9, die nachstehend detaillierter beschrieben werden, stellen auch einen zweiten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus bereit, in den mit einem synchronen Schalten bei einem Getriebeverhältnis von 1,0 eingetreten werden kann. Für einen Betrieb in diesem zweiten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbe triebsmodus arbeitet das Getriebe 514 in einem Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen C7 und C1B eingerückt sind und alle anderen Drehmomentübertragungsmechanismen offen sind. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung, solange die Motoren/Generatoren 80, 82 eine positive Drehzahl haben. In diesem Bereich wirkt der Motor/Generator 80 (M/G A) als Generator, und der Motor/Generator 82 (M/G B) wirkt als Motor. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 (M/G A) negativ ist, wird der Motor/Generator 82 (M/G B) ein Generator, um dem Motor/Generator 80 (M/G A) Leistung zuzuführen. Ein regeneratives Bremsen kann unter Verwendung des Controllers bewerkstelligt werden, um das Drehmoment der Maschine 12, des Motors/Generators 80 (M/G A) und des Motors/Generators 82 (M/G B) auszugleichen, um die gewünschte Verzögerungsrate des Abtriebselements 18 bereitzustellen. Alternativ kann die Maschine 12 abgeschaltet werden und eine Energierückgewinnung nur durch den Motor/Generator 82 (M/G B) durchgeführt werden. Diese Alternative liefert somit die Fähigkeit, Planetenradsätze, die durch die Hebel 540 und 550 dargestellt sind, mit einem direkten 1:1-Antriebsverhältnis zu verriegeln, indem die Kupplungen C1B und C7 gleichzeitig geschlossen werden. Dieser elektrisch verstellbare Hochbereichs-Vorwärtsmodusbereich ist ein Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, der für die Fahrt auf der Autobahn mit geringeren Getriebeverhältnissen als 1,0 effizient ist. Das Einrücken des Drehmomentübertragungsmechanismus C2 zusätzlich zu den Drehmomentübertragungsmechanismen C1B und C7 verriegelt den Planetenradsatz, der durch Hebel 20 dargestellt ist, wodurch ein festes Drehzahlverhältnis von 1,0 durch das gesamte Getriebe 514 (d. h. ein direkter Antrieb) bereitgestellt wird, der einiges von der Funktionalität nachgebildet, die durch die Kupplung C4 bereitgestellt wird, wodurch möglicherweise zugelassen wird, dass diese weggelassen werden kann.
  • Elektrisch verstellbarer Niedrigbereichs-Rückwärtsbetriebsmodus
  • Der Antriebsstrang 500 ist in der Lage, ein Fahrzeug entweder bei ausgeschalteter Maschine 12 oder bei laufender Maschine 12 rückwärts anzufahren. Wenn die Maschine 12 aus ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen C1B und C5 eingerückt, und der Motor/Generator 82 wird dazu verwendet, das Fahrzeug durch das Rückwärtsreduktionsübersetzungsverhältnis, das durch die Hebel 540 und 550 bereitgestellt wird, anzufahren. Die Maschine 12 bleibt bei einer Drehzahl von Null, und der Motor/Generator 80 läuft in der Rückwärtsrichtung um. Um die Maschine 12 zu starten, verzögert der Motor/Generator 80 auf eine Drehzahl von Null, während der Motor/Generator 82 ein Reaktionsdrehmoment sowie ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt. Dies beschleunigt die Maschine 12 auf eine Drehzahl, bei der sie mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Sobald die Maschine 12 läuft, wird Maschinenleistung durch den Hebel 20 und den Motor/Generator 80, der Strom erzeugt, während der Motor/Generator 82 motorisch antreibt, verzweigt. Leistung wird auf das Abtriebselement 18 sowohl durch eine mechanische als auch eine elektrische Strecke übertragen. Der Leistungsfluss ist in der Vorwärtsrichtung (nicht zirkulierend), solange der Motor/Generator 80 eine positive Drehzahl hat. Wenn die Drehzahl des Motors/Generators 80 negativ ist, wirkt der Motor/Generator 82 als Generator, um dem Motor/Generator 80 Leistung zuzuführen. Alternativ erlaubt die Einrückung von C1B und C7 ein Anfahren des Fahrzeugs unter Verwendung der Maschine 12 und der Motoren/Generatoren 80, 82 in einem elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus.
  • Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis
  • Das Getriebe 514 von 6 stellt die sechs Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis bereit, wie es in der Tabelle oben dargelegt ist, sowie vier zusätzliche feste Drehzahlverhältnisse, wobei angenommen wird, dass optionale Drehmomentübertragungsmechanismen C3 und C4 vorgesehen sind, für eine Summe von zehn Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis, wie sie unten aufgelistet sind. Die festen Drehzahlverhältnisse FG3A und FG3B sind alternative Möglichkeiten, das gleiche Drehzahlverhältnis zu erreichen. Sobald während eines elektrisch verstellbaren Modus das numerische Drehzahlverhältnis den Wert von einem der festen Drehzahlverhältnisse erreicht, können die geeigneten Kupplungen synchron eingerückt werden. Bei dem festen Drehzahlverhältnis werden die Motoren/Generatoren 80, 82 nicht benötigt, um Maschinendrehmoment zu übertragen, sondern können zur Beschleunigungsverstärkung oder zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Unter der Annahme, dass alle optionalen Drehmomentübertragungsmechanismen, die in 6 gezeigt sind, enthalten sind, können die folgenden zehn Vorwärtsmodi mit festem Drehzahlverhältnis erreicht werden.
    C1A, C7 & C4; C1A, C7 & C6; C1A, C7 & C2; C1A, C1B & C4; C1A, C1B & C6; C1A, C1B & C2; C2, C7 & C6; C2, C7 & C4; C2, C7 & C3; C2, C7 & C1B
  • Da die Kupplungen C1A, C1B, C2 und C7 nicht optional sind, sind die Modi mit festem Drehzahlverhältnis, die aus der Einrückung dieser Kupplungen resultieren, immer verfügbar. Diese festen Drehzahlverhältnisse sind die Grenze der entsprechenden elektrisch verstellbaren Modi, die jeweils durch die Einrückung von C1A und C1B; C1A und C7; C2 und C7, bzw. C1B und C7 hergestellt werden.
  • Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis
  • Wenn das Getriebe 514 den optionalen Drehmomentübertragungsmechanismus C6 enthält, kann dieser synchron während des elektrisch verstellbaren Rückwärtsbetriebsmodus eingerückt werden, sobald das Getriebeverhältnis das feste Drehzahlverhältnis erreicht, so dass die Drehmomentübertragungsmechanismen C1B, C5 und C6 eingerückt sind, um den Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis (FGREV) herzustellen. In dem Rückwärtsmodus mit festem Drehzahlverhältnis werden die Motoren/Generatoren 80, 82 nicht benötigt, um Maschinendrehmoment zu übertragen, sondern können zur Beschleunigungsverstärkung oder zum regenerativen Bremsen verwendet werden.
  • Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen
  • Das Getriebe 514 stellt einen nur elektrischen Betriebsmodus bereit, der für ein nur elektrisches Fahren (d. h. nur durch die Batterie durch die Motoren/Generatoren beaufschlagt) oder regeneratives Bremsen geeignet ist. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus C5 eingerückt wird, während das Getriebe 514 sich in dem ersten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus bei eingerückten C2 und C7 befindet und der Kraftstoff der Maschine ausgeschaltet ist, ist die Maschine 12 gestoppt und die Elektromotoren/Generatoren 80 und 82 treiben das Abtriebselement 18 mit einem hohen Verhältnis und zusätzlichem Drehmoment an. Dieser Betriebsmodus stellt einen ausgezeichneten Motorwirkungsgrad für einen nur elektrischen Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit oder ein regeneratives Bremsen bereit. Zusätzlich laufen beide Motoren/Generatoren 80, 82 mit einer hohen Drehzahl relativ zu dem Getriebeabtriebselement 18 um, und beide verzögern, um die Maschine 12 zu starten, so dass Batterieenergie (d. h. Energie, die in einer Batterie gespeichert ist, die mit den Motoren/Generatoren 80, 82 verbunden ist) durch kinetische Energie erhöht wird, die während dieses Manövers in den Motoren/Generatoren 80, 82 gespeichert ist.
  • 7 veranschaulicht einem Antriebsstrang 600, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer anderen Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes 614 verbunden ist. Der Antriebsstrang 600 erreicht einen Teilsatz der Betriebsmodi wie der oben besprochene Antriebsstrang 500. Die Maschine 12 weist eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 16 des Getriebes 614 dient. Die Achsantriebseinheit 17 ist funktional mit dem Abtriebselement 18 des Getriebes 614 verbunden.
  • Das Getriebe 614 umfasst den Dreiknotenhebel 20, der einen ersten einfachen Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Element darstellt, die jeweils durch Knoten A, B und C dargestellt sind. Die Elemente können ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Träger sein, obwohl nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge. Das Getriebe 614 umfasst ferner zwei Dreiknotenhebel 640 und 650, die zwei miteinander verbundene Planetenradsätze darstellen. Der Hebel 640 umfasst Knoten DD, EE und FF. Der Hebel 650 umfasst Knoten GG, HH und II.
  • Das Getriebe 614 umfasst feste Verbindungen. Ein Verbindungselement 670 verbindet den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten DD. Ein Verbindungselement 672 verbindet den Knoten EE zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten GG. Das Antriebselement 16 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten B verbunden. Der Motor/Generator 82 ist zur Rotation mit dem Knoten A verbunden. Der Motor/Generator 80 ist zur Rotation mit dem Knoten C verbunden. Der Knoten HH ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 18 verbunden.
  • Das Getriebe 614 weist auch mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen auf, die verschiedene Betriebsmodi bereitstellen, wie es nachstehend besprochen wird. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C2 ist selektiv einrückbar, um den Knoten B zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten EE zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 ist selektiv einrückbar, um den Knoten GG (und daher den Knoten EE aufgrund des Verbindungselements 672) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B ist selektiv einrückbar, um den Knoten FF an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Obgleich der Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp darin einfacher ist, dass er nicht erfordert, dass C1B eine rotierende Kupplung ist, wie bei dem Getriebe 514 von 6, liefert diese Alternative nicht den zweiten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus und die feste Drehzahl mit direktem Antrieb (Übersetzungsverhältnis von 1,0). Jedoch ist ein festes Übersetzungsverhältnis von 1,0 dennoch verfügbar, wenn der optionale Drehmomentübertragungsmechanismus C4 enthalten ist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C1A ist selektiv einrückbar, um den Knoten II an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Schließlich ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus C7 selektiv einrückbar, um den Knoten FF zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten HH und somit mit dem Abtriebselement 18 zu verbinden.
  • Es können zusätzliche optionale Drehmomentübertragungsmechanismen enthalten sein, um zusätzliche Betriebsmodi bereitzustellen, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C3 ist selektiv einrückbar, um den Knoten BB (und daher den Knoten A und den Motor/Generator 82) an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmecha nismus C4 ist selektiv einrückbar, um den Knoten A zur gemeinsamen Rotation mit dem Knoten C zu verbinden, was bewirkt, dass alle Elemente des Planetenradsatzes, der durch den Hebel 20 dargestellt ist, mit der gleichen Drehzahl rotieren, wodurch er als Verriegelungskupplung fungiert. Ein optionaler Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist selektiv einrückbar, um den Knoten C an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Das Getriebe 614 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 514 von 6 beschrieben ist und ist wie in Tabelle B für das Getriebe 514 von 6 gezeigt, um die zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, den elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus (EVT3), die Modi mit festem Drehzahlverhältnis (außer FG5, da der Drehmomentübertragungsmechanismus C1B keine Kupplung vom rotierenden Typ ist), den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Antriebsstrang 700 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 714 verbunden ist. Das Getriebe 714 ist in Stickdiagrammform gezeigt und ist eine Ausführungsform des Getriebes 514 von 6. Der Hebel 20 ist als Planetenradsatz 720 dargestellt. Der Planetenradsatz 720 umfasst ein Sonnenrad 722, ein Hohlrad 724 und einen Träger 726, der mehrere Planetenräder 727 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 722 als auch dem Hohlrad 724 kämmen. Die drei Knoten A, B und C des Hebels 20 von 6 sind jeweils als Hohlrad 724, Träger 726 bzw. Sonnenrad 722 des Planetenradsatzes 720 dargestellt.
  • Die Hebel 540 und 550 des Getriebes 514 von 6 sind jeweils als zwei verbundene Planetenradsätze 740 bzw. 750 in dem Getriebe 714 von 8 dargestellt. Der Planetenradsatz 740 umfasst ein Sonnenrad 742, ein Hohlrad 744 und einen Träger 746, der mehrere Planetenräder 747 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 742 als auch dem Hohlrad 744 kämmen. Die drei Knoten Y, X und W des Hebels 540 von 6 sind jeweils als Hohlrad 744, Träger 746 bzw. Sonnenrad 742 des Planetenradsatzes 740 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 750 umfasst ein Sonnenrad 752, ein Hohlrad 754 und einen Träger 756, der mehrere Planetenräder 757 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 752 als auch dem Hohlrad 754 kämmen. Die drei Knoten Z, AA und BB des Hebels 550 von 6 sind jeweils als Hohlrad 754, Träger 756 bzw. Sonnenrad 752 dargestellt.
  • Das Antriebselement 16 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 726 verbunden. Das Abtriebselement 18 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 756 verbunden. Ein Verbindungselement 770 verbindet das Hohlrad 724 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 742 und mit dem Motor/Generator 82. Ein Verbindungselement 772 verbindet den Träger 746 ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 754. Ein Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 722 verbunden. Der Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 724 und dem Sonnenrad 742 verbunden. Die Batterie 86, der Controller 88 und der Umrichter 90 fungieren, wie es oben mit Bezug auf 4 beschrieben wurde. Optional kann ein Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs mit der Batterie 86 verbunden sein, um die Batterie 86 wieder aufzuladen. Das Stromversorgungssystem außerhalb des Fahrzeugs ist ausführlich mit Bezug auf 10A beschrieben. Alternative Stromversorgungssysteme 91A und 91B außerhalb des Fahrzeugs sind mit Bezug auf die 10B bzw. 10C beschrieben, und jedes kann mit der Batterie 86 anstelle des Stromversorgungssystems 91 außerhalb des Fahrzeugs verbunden sein.
  • Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 752 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 744 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 752 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 16 (und den Träger 726) zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 746 und dem Hohlrad 754 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 746 und das Hohlrad 754 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 722 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C7 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 744 zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 756 zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C7 lässt zu, dass das Hohlrad 744 von dem Träger 756 und somit von dem Abtriebselement 18 getrennt werden kann. Die rotierende Kupplung C1B, wenn sie gemeinsam mit dem Drehmomentübertragungsmechanismus C1A eingerückt ist, verbindet das Hohlrad 744 mit dem feststehenden Element 84. Dies lässt zu, dass die Planetenradsätze 740 und 750 als kaskadierte Reduktionsstufen fungieren, was für ein großes Reduktionsverhältnis im Bereich von 4,5 bis 5,5 zwischen dem Motor/Generator 82 (M/G B) und dem Abtriebselement 18 sorgt.
  • Das Getriebe 714 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 514 von 6 beschrieben ist, und ist wie in der Tabelle B gezeigt, die oben dargelegt wurde, um zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, zwei elektrisch verstellbare Hochbe reichs-Vorwärtsmodi, den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativem Bremsen zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist ein Antriebsstrang 800 veranschaulicht, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einem Getriebe 814 verbunden ist. Das Getriebe 814 ist in Stickdiagrammform gezeigt und ist eine Ausführungsform des Getriebes 614 von 7. Der Hebel 20 ist als Planetenradsatz 820 dargestellt. Der Planetenradsatz 820 umfasst ein Sonnenrad 822, ein Hohlrad 824 und den Träger 826, der mehrere Planetenräder 827 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 822 als auch dem Hohlrad 824 kämmen. Die drei Knoten A, B und C des Hebels 20 von 7 sind jeweils als Hohlrad 824, Träger 826 bzw. Sonnenrad 822 des Planetenradsatzes 820 dargestellt.
  • Die Hebel 640 und 650 des Getriebes 814 von 7 sind als zwei verbundene Planetenradsätze 840 bzw. 850 in dem Getriebe 814 von 9 dargestellt. Der Planetenradsatz 840 umfasst ein Sonnenrad 842, ein Hohlrad 844 und einen Träger 846, der mehrere Planetenräder 847 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 842 als auch dem Hohlrad 844 kämmen. Die drei Knoten FF, EE und DD des Hebels 640 von 7 sind jeweils als Hohlrad 844, Träger 846 bzw. Sonnenrad 842 des Planetenradsatzes 840 dargestellt.
  • Der Planetenradsatz 850 umfasst ein Sonnenrad 852, ein Hohlrad 854 und einen Träger 856, der mehrere Planetenräder 857 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 852 als auch dem Hohlrad 854 kämmen. Die drei Knoten GG, HH und II des Hebels 650 von 7 sind jeweils als Hohlrad 854, Träger 856 bzw. Sonnenrad 852 dargestellt.
  • Das Antriebselement 16 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 826 verbunden. Das Abtriebselement 18 ist ständig zur Rotation mit dem Träger 856 verbunden. Ein Verbindungselement 870 verbindet das Hohlrad 824 ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 842 und mit dem Motor/Generator 82. Ein Verbindungselement 872 verbindet den Träger 846 ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 854. Ein Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig zur Rotation mit dem Sonnenrad 822 verbunden. Ein Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig zur Rotation mit dem Hohlrad 824 und dem Sonnenrad 842 verbunden. Die Batterie 86, der Controller 88 und der Umrichter 90 fungieren, wie es oben mit Bezug auf 4 beschrieben wurde. Ein optionales Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs kann mit der Batterie 86 verbunden sein, um die Batterie 86 wieder aufzuladen. Das Stromversorgungssystem außerhalb des Fahrzeugs ist ausführlich mit Bezug auf 10A beschrieben. Alternative Stromversorgungssysteme 91A und 91B außerhalb des Fahrzeugs sind mit Bezug auf die 10B bzw. 10C beschrieben, und jedes kann mit der Batterie 86 anstelle des Stromversorgungssystems 91 außerhalb des Fahrzeugs verbunden sein.
  • Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1A vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 852 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 844 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C2 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 16 (und den Träger 826) zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 846 und dem Hohlrad 854 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C3 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 824 und das Sonnenrad 842 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Dreh momentübertragungsmechanismus C4 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 824 mit dem Sonnenrad 822 zu verbinden (wodurch der Planetenradsatz 820 verriegelt wird, was bewirkt, dass das Hohlrad 824, das Sonnenrad 822 mit der gleichen Drehzahl wie der Träger 826 und das Antriebselement 18 rotieren). Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C5 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um den Träger 846 und das Hohlrad 854 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 vom Bremsentyp ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 822 an dem feststehenden Element 84 an Masse festzulegen. Ein rotierender Drehmomentübertragungsmechanismus C7 vom Kupplungstyp ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 844 zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 856 zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C7 lässt zu, dass das Hohlrad 844 von dem Träger 856 und somit von dem Abtriebselement 18 getrennt werden kann. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C1B vom Bremsentyp verbindet das Hohlrad 844 mit dem feststehenden Element 84. Dies lässt zu, dass die Planetenradsätze 840 und 850 als kaskadierte Reduktionsstufen fungieren können, was für ein großes Reduktionsverhältnis in dem Bereich von 4,5 bis 5,5 zwischen dem Motor/Generator 82 (M/G B) und dem Abtriebselement 18 sorgen kann.
  • Das Getriebe 814 arbeitet gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er mit Bezug auf das Getriebe 514 von 6 beschrieben ist, und ist wie in der Tabelle B gezeigt, die oben für das Getriebe 514 von 6 dargelegt wurde, um zwei elektrisch verstellbare Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi, den ersten elektrisch verstellbaren Hochbereichs-Vorwärtsmodus (EVT3), die Modi mit festem Drehzahlverhältnis (außer FG5, da der Drehmomentübertragungsmechanismus C1B keine Kupplung vom rotierenden Typ ist), den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus und den Modus mit nur elektrischem Fahren oder regenerativen Bremsen zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 10A ist ein Stromversorgungssystem 91 außerhalb eines Fahrzeugs veranschaulicht. Das Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs umfasst eine Stromversorgung 92 außerhalb des Fahrzeugs und ein Ladegerät 94 außerhalb des Fahrzeugs, das funktional mit der Stromversorgung 92 außerhalb des Fahrzeugs verbunden ist, die sich beide außerhalb eines Fahrzeugs, welches eine der hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen aufweist, befinden (d. h. nicht in demselben montiert sind). Stattdessen erlaubt eine leitende Schnittstelle 96 im Fahrzeug/außerhalb des Fahrzeugs, wie eine elektrische Buchse und ein elektrischer Stecker, eine selektive Verbindung der Komponenten außerhalb des Fahrzeugs (der Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs 92 und des Ladegeräts 94 außerhalb des Fahrzeugs) mit der Batterie 86 im Fahrzeug, optional durch einen Gleichrichter 98 im Fahrzeug, der nur notwendig ist, wenn das Ladegerät 94 Wechselstrom zuführt. Die hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen, die ein derartiges Stromversorgungssystem 91 außerhalb des Fahrzeugs verwenden, können als Einsteckhybridgetriebe bezeichnet werden. Das Ladegerät 94 ist ein Ladegerät vom leitenden Typ außerhalb des Fahrzeugs, das den Fluss elektrischer Leistung von der Stromversorgung 92 außerhalb des Fahrzeugs zu der Batterie 86 regelt. Wenn die Batterie 86 ausreichend wieder aufgeladen ist, wird die Verbindung durch die Schnittstelle 96 beendet, und die wiederaufgeladene Batterie 86 wird dann wie hierin besprochen verwendet, um die Motoren/Generatoren 80, 82 zu beaufschlagen, wie etwa in dem nur elektrischen Modus.
  • Unter Bezugnahme auf 10B ist ein alternatives Stromversorgungssystem 91A außerhalb des Fahrzeugs veranschaulicht, das ein Ladegerät 94A vom induktiven Typ außerhalb des Fahrzeugs verwendet, um den Stromfluss von einer Stromversorgung 92A außerhalb des Fahrzeugs durch eine induktive Schnittstelle 96A im Fahrzeug/außerhalb des Fahrzeugs zu der Batterie 86 zu regeln. Der Leistungsfluss bzw. Stromfluss von der induktiven Schnittstelle 96A ist optional durch einen Gleichrichter 98A im Fahrzeug, der erforderlich ist, wenn das Ladegerät 94A Wechselstrom liefert. Das außerhalb des Fahrzeugs befindliche induktive Ladegerät 94A kann eine elektrische Spule sein, die ein Magnetfeld herstellt, wenn sie durch die Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs 92A beaufschlagt wird. Die induktive Schnittstelle 96A kann eine komplementäre Spule sein, die die Bauteile außerhalb des Fahrzeugs (die Stromversorgung 92A außerhalb des Fahrzeugs und das induktive Ladegerät 94A außerhalb des Fahrzeugs) mit den Bauteilen im Fahrzeug (Gleichrichter 98A im Fahrzeug und Batterie 86 im Fahrzeug) verbindet, wenn es während des Wiederaufladens nahe genug bei dem induktiven Ladegerät 94A außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist, um zuzulassen, dass ein Magnetfeld, das durch elektrischen Strom, der in dem induktiven Ladegerät 84A fließt, erzeugt wird, bewirken kann, dass elektrischer Strom zu dem Gleichrichter 98A im Fahrzeug und dann zu der Batterie 86 fließt. Wenn die Batterie 86 hinreichend wieder aufgeladen ist, wird die induktive Schnittstelle 96A nicht länger in der Nähe des induktiven Ladegeräts 94A außerhalb des Fahrzeugs angeordnet, und die wiederaufgeladene Batterie 86 wird dann wie hierin besprochen dazu verwendet, die Motoren/Generatoren 80, 82 zu beaufschlagen, wie etwa in dem nur elektrischen Modus.
  • Unter Bezugnahme auf 10C ist ein alternatives Stromversorgungssystem 91C außerhalb des Fahrzeugs veranschaulicht, das eine Stromversorgung 92B außerhalb des Fahrzeugs und ein Ladegerät 94B im Fahrzeug und eine Schnittstelle 96B im Fahrzeug/außerhalb des Fahrzeugs verwendet, wie etwa eine elektrische Buchse und einen elektrischen Stecker, die eine selektive Verbindung des Bauteils außerhalb des Fahrzeugs (die Stromversorgung 92B außerhalb des Fahrzeugs) mit dem Ladegerät 94B im Fahrzeug erlaubt. Das Ladegerät 94B im Fahrzeug ist mit einer Batterie 86 im Fahrzeug verbunden. Die hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen, die ein derartiges außerhalb des Fahrzeugs befindliches Stromversorgungssystem 91B benutzen, können als Einsteckhybridgetriebe bezeichnet werden. Das Ladegerät 94B ist ein Ladegerät im Fahrzeug vom leitenden Typ, das den Fluss elektrischer Leistung (Strom) von der Stromversorgung 92B außerhalb des Fahrzeugs zu der Batterie 86 regelt. Wenn die Batterie 86 hinreichend wiederaufgeladen ist, wird die Verbindung durch die Schnittstelle 96B beendet, und die wiederaufgeladene Batterie 86 wird dann wie hierin besprochen dazu verwendet, die Motoren/Generatoren 80, 82 zu beaufschlagen, wie etwa in dem nur elektrischen Modus.
  • Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims (24)

  1. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement und ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten Planetenradsatz, der durch einen ersten Dreiknotenhebel mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Knoten darstellbar ist; mehrere zusätzliche Planetenradsätze, die durch zumindest einen zusätzlichen Hebel darstellbar sind und zumindest fünf zusätzliche Knoten aufweisen; wobei der erste Motor/Generator mit dem ersten Knoten verbunden ist, das Antriebselement mit dem zweiten Knoten verbunden ist, der zweite Motor/Generator mit dem dritten Knoten verbunden ist und der erste Knoten ständig zur gemeinsamen Rotation mit einem der fünf zusätzlichen Knoten verbunden ist; zumindest vier Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar sind, um unterschiedliche der Knoten miteinander oder mit einem feststehenden Element zu verbinden, wodurch ein elektrisch verstellbarer Rückwärtsbetriebsmodus und zumindest drei elektrisch verstellbare Vorwärtsbetriebsmodi hergestellt werden, die einen ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, einen zweiten elektrischen Vorwärtsmodus und einen dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus umfassen, der im Anschluss an einen ausgewählten der ersten und zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi erreicht wird, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt.
  2. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine zusätzliche Hebel ein einzelner Fünfknotenhebel ist, die einen vierten, einen fünften, einen sechsten, einen siebten und einen achten Knoten umfassen; wobei der erste Knoten ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem vierten Knoten verbunden ist; wobei die zumindest vier Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen: einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den fünften Knoten an einem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei das Abtriebselement mit dem sechsten Knoten verbunden ist; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei die Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, des vierten Drehmomentübertragungsmechanismus und des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus sequenziell den ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus, den zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus und den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herstellen; und wobei die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus den elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus herstellt.
  3. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den ersten Knoten mit dem dritten Knoten während des elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus zu verbinden, um einen Rückwärtsmodus mit festem Verhältnis herzustellen.
  4. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den vierten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; und wobei die selektive Einrückung des sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus und unterschiedlicher Kombinationen von anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen mehrere Vorwärtsmodi mit festem Verhältnis bereitstellen.
  5. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen siebten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den dritten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei die selektive Einrückung des siebten Drehmomentübertragungsmechanismus und unterschiedlicher Kombinationen von anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen mehrere Vorwärtsmodi mit festem Verhältnis bereitstellen.
  6. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze, die durch einen einzigen Fünfknotenhebel darstellbar sind, drei Planetenradsätze umfassen.
  7. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus während des dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus einen nur elektrischen Modus herstellt, in welchem das Antriebselement nicht rotiert und der erste und zweite Motor/Generator als Motoren wirken, wobei jeder Drehmoment liefert, das kombiniert wird, um das Abtriebselement anzutreiben.
  8. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Batterie, die funktional mit den Motoren/Generatoren verbunden ist, um den Motoren/Generatoren Leistung zu liefern und von diesen Leistung zu empfangen; wobei die Batterie derart konfiguriert ist, dass sie funktional mit einer Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs verbindbar ist, um die Batterie wieder aufzuladen; und wobei die Einrückung von zweien der Drehmomentübertragungsmechanismen einen nur elektrischen Modus herstellt, in welchem das Antriebselement nicht rotiert und der erste und zweite Motor/Generator als Motoren wirken, wobei sie Leistung von der wieder aufgeladenen Batterie verwenden, um Antriebsdrehmoment an dem Abtriebselement bereitzustellen.
  9. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus Modi mit Eingangsleistungsverzweigung sind, und der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus ein Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist.
  10. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze ein zweiter Planetenradsatz, der durch einen zweiten Dreiknotenhebel darstellbar ist, und ein dritter Planetenradsatz sind, der durch einen dritten Dreiknotenhebel darstellbar ist, wobei der zweite und dritte Dreiknotenhebel zusammen einen vierten, einen fünften, einen sechsten, einen siebten, einen achten und einen neunten Knoten umfassen; wobei die zumindest vier Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen: einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den neunten Knoten an einem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei das Abtriebselement mit dem sechsten Knoten verbunden ist; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit einem von dem achten Knoten und dem feststehenden Element zu verbinden; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem sechsten Knoten zu verbinden; wobei der dritte und vierte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um den ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen; wobei der vierte und fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um den zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herstellen; und wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus und einer von den anderen Drehmomentübertragungsmechanismen eingerückt sind, um einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus herzustellen.
  11. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 10, wobei der erste und zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus Modi mit Eingangsleistungsverzweigung sind, und der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus ein Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist.
  12. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 10, wobei der dritte und fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um im Anschluss an den dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus einen vierten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt.
  13. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 12, wobei der erste, zweite und vierte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus Modi mit Eingangsleistungsverzweigung sind, und der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus ein Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist.
  14. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 10, wobei der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eine rotierende Kupplung ist, die selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem achten Knoten zu verbinden.
  15. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 10, wobei der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eine Kupplung vom Bremsentyp ist, die selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem feststehenden Element zu verbinden.
  16. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die mehreren zusätzlichen Planetenradsätze ein zweiter Planetenradsatz mit drei Knoten und ein dritter Planetenradsatz mit drei Knoten sind; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen zwei Drehmomentübertragungsmechanismen vom Bremsentyp umfassen, die jeweils selektiv einrückbar sind, um mit dem feststehenden Element einen jeweiligen der Knoten von einem der zweiten und dritten Planetenradsätze, der nicht ständig mit irgendeinem von dem Antriebselement, dem Abtriebselement, dem ersten Motor/Generator und dem zweiten Motor/Generator verbunden ist, zu verbinden; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen ferner drei Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ umfassen, von denen einer selektiv einrückbar ist, um einen der Knoten des zweiten Planetenradsatzes, der mit dem Antriebselement verbunden ist, mit einem der Knoten des zweiten Planetenradsatzes, der mit dem feststehenden Element durch einen der drei Drehmomentübertragungsmechanismen vom Bremsentyp verbindbar ist, zu verbinden, und von denen zwei andere einen anderen der Knoten des zweiten Planetenradsatzes mit einem jeweiligen unterschiedlichen Knoten des dritten Planetenradsatzes verbinden.
  17. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement und ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten Planetenradsatz, der durch einen ersten Dreiknotenhebel eines Hebeldiagramms darstellbar ist, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten aufweist; zumindest zwei zusätzliche Planetenradsätze, die durch zumindest einen zusätzlichen Hebel darstellbar sind, der zusätzliche Knoten aufweist, die einen vierten, einen fünften, einen sechsten, einen siebten und einen achten Knoten umfassen; wobei der erste Motor/Generator mit dem ersten Knoten verbunden ist, das Antriebselement mit dem zweiten Knoten verbunden ist, der zweite Motor/Generator mit dem dritten Knoten verbunden ist und der erste Knoten ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem vierten Knoten verbunden ist; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den zweiten Knoten zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Knoten zu verbinden; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den fünften Knoten an einem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei das Abtriebselement mit dem sechsten Knoten verbunden ist; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den siebten Knoten mit dem feststehenden Element oder dem achten Knoten in Eingriff zu bringen; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den achten Knoten an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; und wobei die Einrückung von ausgewählten der Drehmomentübertragungsmechanismen alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen zumindest teilweise mehrere elektrisch verstellbare Vorwärtsmodi und einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus herstellt.
  18. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 17, ferner umfassend: einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den sechsten Knoten mit dem siebten Knoten zu verbinden; wobei die Einrückung des dritten und vierten Drehmomentübertragungsmechanismus einen ersten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi herstellt; wobei die Einrückung des vierten und fünften Drehmomentübertragungsmechanismus einen zweiten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi herstellt; wobei die Einrückung des ersten und des fünften Drehmomentübertragungsmechanismus einen dritten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi herstellt; wobei der dritte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus sequenziell nach entweder dem ersten oder dem zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus hergestellt wird, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt; und wobei die Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus und des fünften Drehmomentübertragungsmechanismus einen vierten der mehreren elektrisch verstellbaren Vor wärtsmodi herstellt; wobei der vierte elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus ein Modus mit Eingangsleistungsverzweigung ist, der sequenziell nach dem dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus hergestellt wird, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt.
  19. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 17, wobei eine alternative Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus und des vierten Drehmomentübertragungsmechanismus jeweils einen ersten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi bzw. einen zweiten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi herstellt; wobei die Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus im Anschluss an einen ausgewähltem der alternativen ersten und zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi einen dritten der mehreren elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodi herstellt, wenn die Drehzahl des Abtriebselements zunimmt.
  20. Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement und ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger aufweisen, der einen Satz Planetenräder drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmen; wobei das Antriebselement zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das Abtriebselement zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei der erste Motor/Generator mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei der zweite Motor/Generator mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; ein erstes Verbindungselement, das das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das den Träger des zweiten Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindet; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp, der selektiv einrückbar ist, um den Träger des zweiten Planetenradsatzes an einem feststehenden Element an Masse festzulegen; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp, der selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus vom rotierenden Typ, der selektiv einrückbar ist, um den Träger des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Ration mit dem Träger des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; einen zusätzlichen Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element oder dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; einen zweiten rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus vom Kupplungstyp, der selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; wobei die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp und des zusätzlichen Dreh momentübertragungsmechanismus einen ersten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herstellt; wobei die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp und des zweiten rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus vom Kupplungstyp einen zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herstellt; und wobei die Einrückung des ersten rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus und des zweiten rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus vom Kupplungstyp einen dritten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herstellt.
  21. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 20, ferner umfassend: eine Batterie, die funktional mit den Motoren/Generatoren verbunden ist, um den Motoren/Generatoren Leistung zu liefern und Leistung von diesen aufzunehmen; wobei die Batterie konfiguriert ist, um funktional mit einer Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs verbindbar zu sein, um die Batterie wieder aufzuladen; und wobei die Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus vom rotierenden Typ, des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus vom rotierenden Typ und des anderen der Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp einen nur elektrischen Modus herstellt, in dem das Antriebselement nicht rotiert und der erste und zweite Motor/Generator als Motoren wirken, die Leistung von der wieder aufgeladenen Batterie benutzen, um an dem Abtriebselement Antriebsdrehmoment bereitzustellen.
  22. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 20, wobei der zusätzliche Drehmomentübertragungsmechanismus ein Drehmomentübertragungsmechanismus vom rotierenden Typ ist, der selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden.
  23. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 20, ferner umfassend: einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp, der selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element an Masse festzulegen; wobei die selektive Einrückung des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp und unterschiedliche Kombinationen von anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen mehrere Vorwärtsmodi mit festem Verhältnis bereitstellt.
  24. Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 20, wobei die Einrückung des zusätzlichen Drehmomentübertragungsmechanismus und des zweiten rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismus vom Kupplungstyp einen vierten elektrisch verstellbaren Modus herstellt; und wobei die Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus vom Bremsentyp und des zusätzlichen Drehmomentübertragungsmechanismus einen elektrisch verstellbaren Rückwärtsmodus herstellt.
DE102008010309A 2007-02-26 2008-02-21 Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einem elektrisch verstellaren Rückwärtsmodus Ceased DE102008010309A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/679,000 2007-02-26
US11/679,000 US7699735B2 (en) 2007-02-26 2007-02-26 Electrically-variable transmission having two forward low range electrically-variable modes and a reverse electrically-variable mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008010309A1 true DE102008010309A1 (de) 2008-10-02

Family

ID=39716557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008010309A Ceased DE102008010309A1 (de) 2007-02-26 2008-02-21 Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einem elektrisch verstellaren Rückwärtsmodus

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7699735B2 (de)
CN (1) CN101260921B (de)
DE (1) DE102008010309A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014029595A1 (de) * 2012-08-20 2014-02-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum zugkraftunterbrechungsfreien schalten eines automatikhybridgetriebes sowie automatikhybridgetriebe
US8992362B2 (en) 2012-01-31 2015-03-31 Zf Friedrichshafen Ag Hybrid power train for a motor vehicle
WO2017198442A1 (de) * 2016-05-19 2017-11-23 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein kraftfahrzeug, sowie antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
DE102019219350A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Zf Friedrichshafen Ag Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe
DE102008064087B4 (de) 2008-01-07 2022-12-22 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Elektrisch verstellbares Getriebe mit vier Modi

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007237775A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ハイブリッド電気自動車の制御装置
JP4240091B2 (ja) * 2006-09-06 2009-03-18 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびハイブリッド自動車
JP4222407B2 (ja) * 2006-10-25 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびハイブリッド自動車
JP4229175B2 (ja) * 2006-11-22 2009-02-25 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置、それを備えた自動車、および動力出力装置の制御方法
JP4229173B2 (ja) * 2006-11-22 2009-02-25 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置、それを備えた自動車、および動力出力装置の制御方法
US7867124B2 (en) * 2007-09-10 2011-01-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Output split electrically-variable transmission with electric propulsion using one or two motors
US8021256B2 (en) * 2007-10-31 2011-09-20 GM Global Technology Operations LLC Electrically-variable transmission with compounded output gearing
US7980980B2 (en) * 2007-11-14 2011-07-19 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain
US20100099532A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Cashen Wilhelm A Hybrid drive method and apparatus
DE102008043341A1 (de) * 2008-10-31 2010-05-06 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsstrang
DE102009019485A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Isatec Gmbh Antriebsstrang mit einem ersten Elektromotor und einem Planetengetriebe sowie Windenergieanlagen, Gasturbinen und Wasserturbinen und Fahrzeuge, die diesen Antriebsstrang aufweisen
US7998016B2 (en) * 2008-12-19 2011-08-16 Caterpillar Inc. Universal gear train
US8491431B2 (en) * 2008-12-19 2013-07-23 Caterpillar Inc. Reconfigurable hybrid gear train
US8398514B2 (en) * 2009-11-30 2013-03-19 GM Global Technology Operations LLC Three-mode hybrid powertrain with two motor/generators
US8246501B2 (en) * 2010-03-17 2012-08-21 GM Global Technology Operations LLC Four-mode hybrid powertrain with two motor/generators
US8708853B2 (en) * 2011-04-14 2014-04-29 GM Global Technology Operations LLC Hybrid transmission with three planetary gear sets and two interconnecting members and with synchronous shift between series and compound-split operating modes
KR101305613B1 (ko) * 2011-12-22 2013-09-09 기아자동차주식회사 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 ｅｖ 제어를 통한 연비향상방법
US9091329B2 (en) * 2013-05-02 2015-07-28 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for controlling a transmission during a garage shift
EP3212963B1 (de) * 2014-10-27 2021-02-24 Allison Transmission, Inc. Mehrganggetriebe
US9512905B2 (en) * 2014-10-27 2016-12-06 Allison Transmission, Inc. Multi-speed transmission
DE102015011519B4 (de) * 2015-09-03 2020-07-09 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Mehrstufengetriebes in einem Kraftfahrzeug
DE102016219618A1 (de) * 2016-10-10 2018-04-12 Audi Ag Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102016224461A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft 6-Gang-Planetenradgetriebe
US10124661B1 (en) * 2017-04-24 2018-11-13 GM Global Technology Operations LLC Power-split hybrid powertrain
US10697524B2 (en) * 2017-11-14 2020-06-30 GM Global Technology Operations LLC Motor vehicle powertrain
GB2568874B (en) * 2017-11-24 2020-06-17 Jaguar Land Rover Ltd Method of controlling a hybrid vehicle
KR102487180B1 (ko) * 2017-12-28 2023-01-10 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량용 동력전달장치
CN110259894B (zh) * 2018-03-12 2022-07-05 上海汽车集团股份有限公司 一种十二档位自动变速箱
DE102018128525B4 (de) * 2018-11-14 2024-03-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang und Hybridantriebsstrang
US10933736B1 (en) * 2019-11-14 2021-03-02 Means Industries, Inc. Drive system including a transmission having a plurality of different operating modes

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931757A (en) * 1998-06-24 1999-08-03 General Motors Corporation Two-mode, compound-split electro-mechanical vehicular transmission
US6527658B2 (en) 2001-04-02 2003-03-04 General Motors Corporation Electrically variable transmission with selective input split, compound split, neutral and reverse modes
US6953409B2 (en) 2003-12-19 2005-10-11 General Motors Corporation Two-mode, compound-split, hybrid electro-mechanical transmission having four fixed ratios
US7261657B2 (en) * 2005-04-06 2007-08-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having three interconnected planetary gear sets and fixed input
US7338401B2 (en) * 2005-07-22 2008-03-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Two mode electrically variable transmission with equal forward and reverse input-split modal and fixed ratio performance
US7282004B2 (en) * 2005-08-30 2007-10-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having three interconnected planetary gearsets, a stationary member and a fixed input
US7500930B2 (en) * 2006-05-09 2009-03-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission with multiple interconnected gearsets

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008064087B4 (de) 2008-01-07 2022-12-22 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Elektrisch verstellbares Getriebe mit vier Modi
US8992362B2 (en) 2012-01-31 2015-03-31 Zf Friedrichshafen Ag Hybrid power train for a motor vehicle
WO2014029595A1 (de) * 2012-08-20 2014-02-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum zugkraftunterbrechungsfreien schalten eines automatikhybridgetriebes sowie automatikhybridgetriebe
WO2017198442A1 (de) * 2016-05-19 2017-11-23 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein kraftfahrzeug, sowie antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
DE102019219350A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Zf Friedrichshafen Ag Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe

Also Published As

Publication number Publication date
US7699735B2 (en) 2010-04-20
CN101260921A (zh) 2008-09-10
CN101260921B (zh) 2011-02-09
US20080207373A1 (en) 2008-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008010309A1 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei elektrisch verstellbaren Niedrigbereichs-Vorwärtsmodi und einem elektrisch verstellaren Rückwärtsmodus
DE102008008644B4 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Differenzialzahnradsätzen
DE102008064087B4 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit vier Modi
DE102007021591B4 (de) Getriebe mit einem Modus und Verbundleistungsverzweigung und doppelten mechanischen Wegen und festem Reduktionsverhältnis
DE102005015804B4 (de) Vebund-Differenzialgetriebe mit doppelten Leistungswegen
DE112006001817B4 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Planetenradsätzen und einer stationären festen Verbindung
DE112007001230B4 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Planetenradsätzen und mehreren festen Verhältnissen
DE112006002537B4 (de) Elektrisch verstellbare Mehrmodusgetriebe, die zwei Planetenradsätze mit zwei festen Verbindungen und einen gekuppelten Antrieb aufweisen
DE112006002068B4 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei oder drei Planetenradsätzen und zwei oder drei festen Verbindungen
DE102007050414B4 (de) Elektrisch variables Hybridgetriebe mit dualen Leistungswegen und selektiver Motorverbindung
DE102012219947B4 (de) Weit-Knoten-Antriebseinheit
DE102006044500B4 (de) Elektromechanisches Getriebe mit Eingangsverzweigung, zwei festen Drehzahlverhältnissen und einer Betriebsart
DE102007045813B4 (de) Elektrisch verstellbares Mehrmodus-Getriebe mit miteinander verbundenen Zahnradsätzen
DE102008010310A1 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit drei Modi
DE102008046014A1 (de) Elektrisch verstellbares Getriebe mit Ausgangsleistungsverzweigung und elektrischem Antrieb unter Verwendung von einem oder zwei Motoren
DE112007002279B4 (de) Elektrisch verstellbare Mehrmodusgetriebe mit zumindest einer Bremse und drei Kupplungen
DE102014208713B4 (de) Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs
DE102008056677A1 (de) Hybridantriebsstrang
DE102007043173A1 (de) Elektrisch verstellbares Hybridgetriebe mit einem über Zahnräder hergestellten Rückwärtsmodus, das einen einzigen Motor/Generator verwendet
DE102005035404A1 (de) Elektrisch verstellbares Zweiwegegetriebe
DE102006060402A1 (de) Elektromechanisches Hybridgetriebe mit einem einzigen Motor/Generator und Verfahren zur Steuerung
DE102005022011A1 (de) Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Antriebsaggregat
DE102017100127A1 (de) Antriebsstrang mit Compound-Split Hybridgetriebe mit einem reduzierten Ravigneaux-Zahnradsatz
DE102007056407A1 (de) Eingangsbremse, die eine rein elektrische feste Übersetzung liefert
DE112007000551T5 (de) Elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Planetenradsätzen und gekuppeltem Antrieb

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8125 Change of the main classification

Ipc: B60K 6/50 AFI20080620BHDE

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8127 New person/name/address of the applicant

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

R081 Change of applicant/patentee

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

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

Effective date: 20110323

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final