DE102008018949B4

DE102008018949B4 - Hybridantriebsstrang mit Umkehrmaschine

Info

Publication number: DE102008018949B4
Application number: DE102008018949.9A
Authority: DE
Inventors: Mark A. Theobald; Rodney B. Rask; Madhusudan Raghavan; Paul M. Najt; Alan G. Holmes; Norman K. Bucknor
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: CN101293476B; US20080257310A1; CN101293476A; US8033954B2; DE102008018949A1

Abstract

Antriebsstrang (10), umfassend: eine Maschine (12) mit einer Kurbelwelle (18), die in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung drehbar ist, mit einem Maschinenblock (70), in dem Zylinder (72) ausgebildet sind, mit einem entsprechenden Einlassventil (73) und einem entsprechendes Auslassventil (74) für jeden Zylinder (72), wobei die Ventile (73, 74) geöffnet und geschlossen werden können, um die Verbrennung von Gas in den Zylindern (72) zu ermöglichen und so die Drehung der Kurbelwelle (18) zu veranlassen, mit einer ersten oben liegenden Nockenwelle (76), die mit den Einlassventilen (73) funktional verbunden ist, um deren Öffnen und Schließen zu veranlassen, und mit einer zweiten oben liegenden Nockenwelle (77), die mit den Auslassventilen (74) funktional verbunden ist, um deren (Öffnen und Schließen zu veranlassen; einen Controller (25), der konfiguriert ist, um die Drehrichtung der Kurbelwelle (18) zu steuern; ein elektrisch verstellbares Getriebe (14) mit einem Eingangselement (21), das mit der Kurbelwelle (18) funktional verbunden ist, und einem Ausgangselement (16) zum Bereitstellen des Antriebsmoments, wobei sich das Ausgangselement (16) in Vorwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der ersten Richtung dreht, und in Rückwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der zweiten Richtung dreht, um ein Vorwärts- bzw. ein Rückwärtsdrehmoment bereitzustellen; und einen elektrisch betätigten Nockenwellenversteller (78A, 78B), der mit jeder entsprechenden Nockenwelle (76, 77) funktional verbunden ist, dazu dient, die Phasenlage der entsprechenden oben liegenden Nockenwelle (76, 77) relativ zu der Kurbelwelle (18) zu verändern, und einen phasenabstimmenden Einfluss von wenigstens 180 Grad Kurbelwinkel besitzt, damit sich die Kurbelwelle (18) in Ansprechen auf die Nockenwellenversteller (78A, 78D) in der ersten und in der zweiten Richtung drehen kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang mit einer Maschine und einem elektrisch verstellbaren Getriebe, wobei eine Kurbelwelle der Maschine so gesteuert werden kann, dass sie sich in zwei verschiedenen Richtungen dreht.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Brennkraftmaschine, deren Drehrichtung umkehrbar ist, ist beispielsweise aus der DE 102 07 699 A1 bekannt.
Hybridkraftfahrzeugantriebsstränge haben typischerweise eine rein elektrischen oder eine serielle elektrische Arbeitsweise angewandt, um ein Umkehr- bzw. Rückwärtsdrehmoment an einem Getriebeausgangselement bereitzustellen. Rein elektrische Arbeitsweisen verwenden die Batterieleistung zum Speisen eines Motors, der so gesteuert wird, dass er ein Getriebeelement wie etwa ein Zahnrad in einer Richtung dreht, die zu einer Rückwärtsdrehung des Ausgangselements führt. Bei einer seriellen elektrischen Arbeitsweise ermöglicht die Maschinenleistung einem Motor, als Generator zu arbeiten, der Elektrizität liefert, um einen zweiten Motor zu speisen, der seinerseits ein Getriebeelement in einer Richtung antreibt, die eine Rückwärtsdrehung an dem Ausgangselement bewirkt. Bei diesen Antriebsstrangtypen ist daher vor allem bei steilen Gefällen und längeren Distanzen bei hohen oder niedrigen Temperaturen die Fahrzeug-Rückwärtsleistung durch das Batterie- oder das Motorverhalten begrenzt. Das Verwenden der Maschine anstelle von Motorleistung zur Verschaffung der Rückwärtsfahrt entweder in einer Betriebsart mit fester Übersetzung oder in einer elektrisch verstellbaren Betriebsart erfordert typischerweise die Hinzufügung eines oder mehrerer Zahnräder, die speziell der Verwendung in der Rückwärtsbetriebsart zugeordnet sind, wodurch dem Getriebe Länge hinzugefügt wird und der Wirkungsgrad infolge von Kupplungsschleifen und Drehverlusten abnimmt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Antriebsstrang geschaffen, der eine Maschine besitzt, die in Rückwärtsrichtung betreibbar ist, um so über ein elektrisch verstellbares Getriebe eine Rückwärtsbetriebsart bereitzustellen, ohne sich auf eine rein elektrische oder eine serielle elektrische Arbeitsweise zu stützen und ohne ein speziell zugeordnetes Zahnrad für Rückwärtsfahrt hinzuzufügen.
Speziell wird ein Antriebsstrang geschaffen, der eine Maschine mit einer Kurbelwelle besitzt, die in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung drehbar ist. Ein Controller ist zum Steuern der Richtung der Kurbelwelle konfiguriert. Der Antriebsstrang umfasst ferner ein elektrisch verstellbares Getriebe, das ein Eingangselement wie etwa eine Eingangswelle, die funktional mit der Kurbelwelle verbunden ist, und ein Ausgangselement wie etwa eine Ausgangswelle besitzt, um ein Antriebsmoment zu verschaffen. Die Ausgangswelle dreht sich in Vorwärtsrichtung, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht, und dreht sich in Rückwärtsrichtung, wenn sich die Kurbelwelle in der zweite Richtung dreht. Somit werden alternativ ein Vorwärts- und ein Rückwärtsdrehmoment bereitgestellt. Ein derartiges elektrisch verstellbares Getriebe ist dem Grunde nach aus der US 5 931 757 A bekannt.
Genauer kann die Maschine einen Maschinenblock umfassen, der Zylinder und für jeden Zylinder ein entsprechendes Einlassventil und ein entsprechendes Auslassventil ausbildet. Die Ventile können geöffnet und geschlossen werden, um die Verbrennung von Gas in den Zylindern zu ermöglichen und so die Drehung der Kurbelwelle in der ersten Richtung zu veranlassen.
Das elektrisch verstellbare Getriebe kann eine Übersetzungsgetriebeanordnung umfassen, die durch Fehlen eines Rückwärtszahnrads gekennzeichnet ist. Die Eingangswelle ist mit der Maschinenkurbelwelle funktional verbunden, um so das Drehmoment von der Kurbelwelle zu der Getriebeeingangswelle und schließlich auf die Ausgangswelle zu übertragen, die sich in Vorwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht.
Der Controller ist konfiguriert, um die Richtung der Maschinenkurbelwelle so zu wechseln, dass sich die Maschinenkurbelwelle in einer zweiten Richtung dreht, was bewirkt, dass sich die Getriebeausgangswelle in Rückwärtsrichtung dreht. Somit bestimmt die Drehrichtung der Maschinenkurbelwelle, ob an der Getriebeausgangswelle ein Vorwärts- oder ein Rückwärtsdrehmoment bereitgestellt wird, wobei ein Leistungspfad von dem Getriebeeingangselement zu dem Getriebeausgangselement ungeachtet der Drehrichtung der Kurbelwelle gleich ist. Ein ”Leistungsflusspfad”, wie hier verwendet, ist als jene Komponenten des elektrisch verstellbaren Getriebes (d. h. die Wellen und Zahnräder), über die Leistung von dem Eingangselement zu dem Ausgangselement fließt (d. h. die ein Drehmoment befördern), definiert. Die Maschine kann als ”Umkehrmaschine” bezeichnet werden, da sie so steuerbar ist, da sie eine Kurbelwellendrehung in zwei Richtungen verschafft, die der Drehung des Getriebeausgangselements in einer Vorwärtsrichtung und in einer Rückwärtsrichtung entsprechen.
Das elektrisch verstellbare Getriebe umfasst ferner einen Motor/Generator, der mit der Übersetzungsgetriebeanordnung funktional verbunden ist. Mit dem Motor/Generator ist eine Energiespeichervorrichtung wie etwa eine Batterie zum Liefern von Leistung an den Motor/Generator und Empfangen von Leistung von diesem verbunden, um in dieser Weise die Umdrehungsgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle zu verändern.
Vorzugsweise ist das elektrisch verstellbare Getriebe durch den Controller steuerbar, um wahlweise sowohl eine Betriebsart mit fester Übersetzung als auch eine elektrisch verstellbare Betriebsart zu schaffen. Beide Betriebsarten können gewählt werden, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht oder wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht (z. B. sind sowohl beim Vorwärtsfahren als auch beim Rückwärtsfahren eine Betriebsart mit fester Übersetzung und eine elektrisch verstellbare Betriebsart verfügbar). Eine ”Betriebsart” ist wie hier verwendet ein bestimmter Betriebszustand, ob dieser nun einen kontinuierlichen Bereich von Übersetzungsverhältnissen oder nur ein festes Übersetzungsverhältnis umfasst, der durch Einrückung eines oder mehrerer bestimmter Drehmomentübertragungsmechanismen erreicht wird. Weil die Drehrichtung des Getriebeausgangselements durch die Drehrichtung der Kurbelwelle und nicht durch die Verwendung irgendwelcher rückwärts laufender Zahnräder bestimmt wird, können für Vorwärtsbetriebsarten wie auch für Rückwärtsbetriebarten gleiche Leistungsflusspfade durch das elektrisch verstellbare Getriebe verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird eine Ausführungsform geschaffen, die der Kurbelwelle ermöglicht, sich in einer zweiten Richtung zu drehen, um so ein Rückwärtsdrehmoment bereitzustellen. Hierbei werden elektrisch betätigte Nockenwellenversteller mit starkem Einfluss verwendet, um die Reihenfolge der Einlass- und Auslassventilbetätigung umzuschalten und so einen Rückwärtsbetrieb zu bewirken. Speziell sind die Einlassventile mit einer ersten oben liegenden Nockenwelle, die deren (Öffnen und Schließen veranlasst, funktional verbunden, während die Auslassventile mit einer zweiten oben liegenden Nockenwelle, die das Öffnen und Schließen der Auslassventile veranlasst, funktional verbunden sind. Mit jeder der Nockenwellen ist ein entsprechender elektrisch betätigter Nockenwellenversteller, der dazu dient, die Phasenlage der oben liegenden Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle zu verändern, funktional verbunden. Die Nockenwellenversteller haben jeweils einen phasenabstimmenden Einfluss von wenigstens 180 Grad Kurbelwinkel, 90 Grad Schließwinkel, damit sich die Kurbelwelle in Ansprechen auf die Nockenwellenversteller bei korrektem Gasfluss durch das Einlass- und Auslassleitungssystem in der ersten oder in der zweiten Richtung drehen kann.
Durch Verwendung dieser Ausführungsform zum Bewirken eines Wechsels der Reihenfolge der Einlass- und Auslassventilbetätigung kann die Maschine unter Verwendung des Hybridgetriebemotors und der Ventile, die so gesteuert werden, dass eine Kurbelwellendrehung in der zweiten Richtung, die dem Rückwärtsdrehmoment an der Getriebeausgangswelle entspricht, bewirkt wird, neu gestartet werden. Das Getriebe kann so gesteuert werden, dass dieselbe elektrisch verstellbare Betriebsart und vorzugsweise dieselbe Betriebsart mit fester Übersetzung, die in der Vorwärtsrichtung verfügbar sind, jedoch mit einem Rückwärtsdrehmoment an der Getriebeausgangswelle, eingerichtet werden.
Bei einem Antriebsstrang mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe werden das Maschinenzubehör bzw. die Maschinenzusatzeinrichtungen im Allgemeinen durch einen eigens zugeordneten Motor oder über einen der Motoren/Generatoren des elektrisch verstellbaren Getriebes elektrisch angetrieben. Manche Zusatzeinrichtungen jedoch wie etwa Maschinenpumpen für Öl- und Kühlmittelfluss werden im Allgemeinen durch die Kurbelwelle oder die Nockenwelle der Maschine angetrieben. Daher werden alternative Ausführungsformen zum Gewährleisten einer korrekten Drehung von durch die Kurbelwelle angetriebenen Zusatzeinrichtungen und Pumpen geschaffen, die eine Drehung auch dann gewährleisten, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht.
Erfindungsgemäß wird eine Struktur vorgesehen, die sicherstellt, dass die durch die Kurbelwelle angetriebenen Pumpen für Öl- und Kühlmittelfluss in der Lage sind, ungeachtet der Drehrichtung der Kurbelwelle einen vorgegebenen Fluss aufrechtzuerhalten. Somit kann eine solche Pumpe, die mit dem Controller funktional verbunden ist und mit der Kurbelwelle antriebsmäßig verbunden ist, um einen vorgegebenen Fluss von Fluid zu verschaffen, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht, den vorgegebenen Fluss von Fluid auch dann verschaffen, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht. Dies wird durch ein elektrisch betätigtes Umkehr- bzw. Umschaltventil vollbracht, das zwischen einem Einlasskanal und der Pumpe in Fluidkommunikation steht und mit dem Controller funktional verbunden ist. Der Controller ist konfiguriert, um das elektrisch betätigte Umschaltventil zu betätigen, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht. Im Unterschied zu dieser Ausführungsform beschreibt die US 5 901 802 A eine Pumpe, die unabhängig von der Drehrichtung ihrer Antriebswelle ein Fluid stets in die gleiche Richtung pumpt. Die Flussrichtung wird hier allerdings durch ungesteuerte Rückschlagventile sichergestellt.
Die obigen Aspekte und Vorteile sowie weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung sogleich deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs im Umfang der Erfindung;
2 ein Diagramm, das einen Kupplungseinrückplan und Motorbetriebsbedingungen für verschiedene Betriebsarten des Antriebsstrangs von 1 zeigt;
3 eine Ausführungsform einer Maschine und eines Controllers für den Antriebsstrang von 1;
4A ein Diagramm, das den Maschinenventilhub über der Zeit für den Vorwärtsbetrieb der Maschine von 3 zeigt;
4B ein Diagramm, das den Maschinenventilhub über der Zeit für den Rückwärtsbetrieb der Maschine von 3 zeigt;
5 eine schematische Darstellung einer durch die Maschine angetriebenen Pumpe und eines Umschaltventils, die optional mit dem Antriebsstrang von 1 verwendbar sind;
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten hinweisen, zeigt 1 einen Antriebsstrang 10 mit einer Maschine 12, die mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe (electric variable transmission, EVT) 14 funktional verbunden ist. Die Maschine 12 ist steuerbar, um ein Rückwärtsdrehmoment an ein Ausgangselement 16 (das hier auch als Ausgangswelle bezeichnet wird) des Getriebes 14 zu liefern, indem die Drehrichtung der Maschinenkurbelwelle 18 verändert wird, wie weiter unten beschrieben wird. Dies ermöglicht das Bereitstellen des Rückwärtsdrehmoments unter Verwendung von Maschinenleistung, ohne das Hinzufügen irgendwelcher zusätzlicher Zahnräder zu dem elektrisch verstellbaren Getriebe (d. h. irgendeines speziell zugeordneten Zahnrads, das nur für eine Rückwärtsbetriebsart verwendet wird und hier als ”Rückwärtszahnrad” bezeichnet wird) zu erfordern und ohne das Bereitstellen des Rückwärtsdrehmoments auf elektrische Weise durch die in dem Getriebe 14 aufgenommenen Motor-Generatoren 20A und 20B zu erfordern. Das Rückwärtsdrehmoment wird somit durch die für den Motor/Generator verfügbare elektrische Leistung nicht eingeschränkt.
Die Kurbelwelle 18 ist zur Drehung mit einem Eingangselement 21 des Getriebes 14 über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 22 funktional verbunden. Das elektrisch verstellbare Getriebe 14 umfasst eine Übersetzungsgetriebeanordnung 23, die drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 verwendet, um das Eingangselement 21, das Ausgangselement 16 und die Motoren/Generatoren 20A, 20B miteinander zu verbinden und so in Abhängigkeit davon, welche der verschiedenen Drehmomentübertragungsmechanismen, Bremse C1, Kupplung C2, Bremse C3 und Kupplung C4, in Eingriff gebracht sind, sowie davon, ob die Motoren/Generatoren 20A, 20B jeweils als Motoren oder als Generatoren arbeiten, verschiedene Leistungsflusspfade von dem Eingangselement 21 zu dem Ausgangselement 16 einzurichten. Der Planetenradsatz 24 umfasst ein Hohlradelement 30, ein Sonnenradelement 32 und ein Trägerelement 36, das Planetenräder 34, die sowohl mit dem Hohlradelement 30 als auch dem Sonnenradelement 32 in Zahneingriff stehen, drehbar unterstützt. Der Planetenradsatz 26 umfasst ein Hohlradelement 38, ein Sonnenradelement 40 und ein Trägerelement 44, das Planetenräder 42, die sowohl mit dem Sonnenradelement 40 als auch mit dem Hohlradelement 38 in Zahneingriff stehen, drehbar unterstützt. Der Planetenradsatz 28 umfasst ein Hohlradelement 46, ein Sonnenradelement 48 und ein Trägerelement 52, das Planetenräder 50, die sowohl mit dem Sonnenradelement 48 als auch mit dem Hohlradelement 46 in Zahneingriff stehen, drehbar unterstützt. Ein Zwischenverbindungselement 54 verbindet das Sonnenradelement 32 ständig mit dem Hohlradelement 38 und dem Motor/Generator 20A. Ein Zwischenverbindungselement 60 verbindet das Trägerelement 36 ständig mit dem Trägerelement 44 und ist durch Einrückung der Kupplung C2 wahlweise mit dem Trägerelement 52 verbindbar.
Wie Fachleute auf dem Gebiet sogleich verstehen werden, ist ein Controller 25 mit den Motoren/Generatoren 20A, 20B sowie mit einer Energiespeichervorrichtung wie etwa einer Batterie funktional verbunden, um wahlweise Leistung von der Energiespeichervorrichtung 27 entweder zu den Motoren/Generatoren oder umgekehrt zu übertragen und die jeweilige Drehrichtung der Motoren/Generatoren zu steuern. Wenn der Antriebsstrang 10 in einem Landfahrzeug verwendet wird, kann das Getriebeausgangselement 16 mit den Fahrzeugachsen (nicht gezeigt) verbunden sein, die ihrerseits in den Antriebselementen (ebenfalls nicht gezeigt) enden. Die Antriebselemente können entweder Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeugs, an dem sie verwendet werden, oder das Antriebszahnrad eines Gleisfahrzeugs sein.
An dem Eingangselement 21 kann ein Antriebszahnrad 29 vorgesehen sein. Wie gezeigt ist, verbindet das Antriebszahnrad 29 das Eingangselement 21 fest mit dem äußeren Zahnradelement des ersten Planetenradsatzes 24, weshalb das Antriebszahnrad 29 Leistung von der Maschine 12 und/oder den Motoren/Generatoren 20A und/oder 20B empfängt. Das Antriebszahnrad 29 kann mit einer Getriebepumpe oder einer Nebenabtriebseinheit, um verschiedene Fahrzeugzusatzeinrichtungen anzutreiben, funktional verbunden sein.
2 ist ein Diagramm, das den Drehmomentübertragungsmechanismus-Einrückplan und Betriebsbedingungen der Motoren/Generatoren zur Einnahme verschiedener Vorwärtsbetriebarten für den Antriebsstrang 10 zeigt. Es sind zwei elektrisch verstellbare Betriebsarten (Start/EVT-Betriebsart 1 und EVT-Betriebsart 2) sowie vier Betriebsarten mit fester Übersetzung (in 2 mit 1., 2., 3. und 4. bezeichnet) vorgesehen. Für jede Betriebsart sind die eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen aufgelistet und ist angegeben, ob einer oder beide der Motoren/Generatoren 20A und 20B so gesteuert werden, dass sie als Motoren (mit M bezeichnet) oder als Generatoren (mit G bezeichnet) arbeiten. In jeder dieser in dem Diagramm gezeigten Betriebsarten wird auch die Maschine 12 durch den Controller 25 so gesteuert, dass sich die Kurbelwelle 18 in einer ersten Richtung dreht, die dem Uhrzeigersinn entsprechen kann. Indem die Maschine 12 so gesteuert wird, dass sich die Kurbelwelle 18 in einer ersten Richtung dreht, und indem die Drehmomentübertragungsmechanismen und die Motoren/Generatoren wie angegeben gesteuert werden, führen die sich ergebenden Betriebsarten alle dazu, dass sich das Ausgangselement 16 in Vorwärtsrichtung (d. h. einer Richtung, die der Vorwärtsdrehung der angebrachten Antriebsräder entspricht) dreht.
Beispielsweise wird die in dem Diagramm als ”Start/EVT-Betriebsart 1” benannte elektrisch verstellbare Betriebsart eingerichtet, indem der Drehmomentübertragungsmechanismus 22 und die Bremse C1 in Eingriff gebracht werden und der Motor/Generator 20A als Motor betrieben wird.
In der ersten Betriebsart wird dann, wenn der Controller 25 ermittelt hat, dass die Bedienungsperson die Vorwärtsbewegung aus einem ruhenden Zustand und das Beschleunigen wünscht, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 22 in Eingriff gebracht, um die Maschine 12 mit dem elektrisch verstellbaren Getriebe 14 funktional zu verbinden, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung 22 eingerückt bleibt, wenn sich das Fahrzeug über einen Drehzahlbereich hinweg vorwärts bewegt, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung C2 wird nicht eingerückt und bleibt ausgerückt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung C1 wird bzw. ist ausgerückt. In dieser Situation überträgt die Maschine 12 Antriebsleistung auf das Hohlradelement 30 des ersten Planetenradsatzes 24, so dass sich dieses im Einklang mit dem Eingangselement 21 (und somit mit der Maschine 12) dreht. Gleichzeitig dreht der erste Motor/Generator 20A das Sonnenradelement 32 des ersten Planetenradsatzes 24 und das Hohlradelement 38 des zweiten Planetenradsatzes 26 in derselben Richtung, womit das Trägerelement 36 in derselben Richtung angetrieben wird, was die Drehung des Sonnenradelements 40 des zweiten Planetenradsatzes 26 bewirkt.
Der zweite Motor/Generator 20B arbeitet während der ersten Betriebsart als Motor und treibt als solcher die Hohlwelle 66 in jener Richtung an, in der sich das Sonnenradelement 48 des dritten Planetenradsatzes 28 dreht, um seine Planetenräder 50 seinem Hohlradelement 46 entgegen zu drehen. Das Hohlradelement 46 ist fest, weil es an Masse gelegt worden ist, so dass das Trägerelement 52 das Ausgangselement 16 in jener Richtung antreibt, die erforderlich ist, um die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu bewirken.
Jene Drehung der Hohlwelle 66, die durch die Drehung des zweiten Motors/Generators 20B, der als Motor arbeitet, bewirkt wird, dreht auch das Sonnenradelement 40 des zweiten Planetenradsatzes 26. Weil die Drehmomentübertragungsvorrichtung C2 ausgerückt bleibt, können sich die Trägerelemente 36 und 44 des ersten, 24, bzw. des zweiten, 26, Planetenradsatzes frei – jedoch insofern, als die zwei Trägerelemente 36 und 44 verbunden sind, nur im Einklang – drehen. Folglich zwingen die Drehung des Hohlradelements 30 des ersten Planetenradsatzes 24, die durch die Maschine 14 herbeigeführt wird, und die Drehung des Sonnenradelements 40, die durch den zweiten Motor/Generator 20B herbeigeführt wird, das Sonnenradelement 32 des ersten Planetenradsatzes 24 und das damit verbundene Hohlradelement 38 des zweiten Planetenradsatzes 26 dazu, den ersten Motor/Generator 20A in jener Richtung und mit jener Geschwindigkeit anzutreiben, die veranlasst, dass er wenigstens anfänglich als Generator dient.
Daher umfasst in der ersten Start/EVT-Betriebsart 1 ein Leistungspfad durch das Getriebe 14 das Eingangselement 21, das Hohlradelement 30, das Sonnenradelement 32 (das mit dem als Generator arbeitenden Motor/Generator 20A verbunden ist), das Hohlradelement 38, das Trägerelement 36, das Sonnenradelement 40 (das mit dem als Motor arbeitenden Motor/Generator 20B verbunden ist), die Hohlwelle 66, das Sonnenradelement 48, die Planetenräder 50, das Hohlradelement 46, das Trägerelement 52 und das Ausgangselement 16.
Bei dem Getriebe 14 werden sowohl Betriebsarten mit fester Übersetzung als auch elektrisch verstellbare Betriebsarten verwendet, um die Leistung oder den Wirkungsgrad zu verbessern. Beim Starten in der Start/EVT-Betriebsart 1 arbeit der erste Motor/Generator 20A bis ungefähr 7 MPH (Meilen pro Stunde) als Generator. Bei etwa 7 MPH wird der Drehmomentübertragungsmechanismus C4, der als Verriegelungs- bzw. Sperrkupplung bezeichnet wird, eingerückt, wobei die Bremse C1 in Eingriff bleibt. Bei dieser Konfiguration ist das Getriebe 14 in der ersten festen Übersetzung, wie sie durch den Planetenradsatz 28 definiert ist, eingerückt, wie in der Tabelle von 2 gezeigt ist. Wenn die Kupplung C4 eingerückt ist, drehen sich die ersten zwei Zahnradsätze 24, 26 und die Motoren/Generatoren 20A, 20B mit der Eingangsdrehzahl und sind mit dem Sonnenradelement 48 verbunden, wobei dann, wenn auch die Kupplung C1 eingerückt ist, sich eine durch den Planetenradsatz 28 bewirkte Drehzahlverringerung ergibt und das Drehmoment vervielfacht wird. Die gesamte Leistung wird mechanisch durch die Planetenradsätze übertragen. Wenn an den Motoren/Generatoren 20A, 20B kein Drehmoment vorhanden ist, gibt es keine elektrischen Verluste, womit ein Betrieb mit höherem Wirkungsgrad verschafft wird, jedoch kann dann, wenn in den Motoren/Generatoren 20A, 20B das volle Drehmoment aufgebracht wird, eine wesentliche Zunahme an Leistung verwirklicht werden. Wenn beide Motoren durch die Sperrkupplung C4 miteinander verriegelt sind, können sie sich außerdem jegliche regenerative Leistung untereinander gleich aufteilen, was bei verbesserter Kühlung zu einer höheren Bremsleistung führt. Weil die Sperrkupplung C4 die Planetenradsätze 24 und 26 blockiert, ist nur der Planetenradsatz 28 aktiv. Die Einrückung der Drehmomentübertragungsvorrichtung C4 schützt außerdem die Motoren/Generatoren 20A, 20B, falls der für den Leistungsverzweigungsbetrieb notwendige Leistungsfluss größer ist, als sie aushalten würden. Daher werden dann, wenn das Fahrzeug schleppt oder bergauf fährt, die Motoren/Generatoren 20A, 20B geschützt.
Im Normalbetrieb wird bei niedrigen Drehzahlen nur die Kupplung C1 eingerückt, jedoch wird dann, wenn die maximale Leistung angefordert wird, auch die Sperrkupplung C4 eingerückt. Die Motoren/Generatoren 20A, 20B können zusammen mit der Kupplung C4 eingeschaltet werden, um die maximal verfügbare PS-Leistung zu erzielen. Die Leistung der Motoren/Generatoren 20A, 20B kann auch reduziert werden, um die Betriebstemperaturen zu senken. Die Kupplung C4 verschafft außerdem der Maschine 12 und beiden Motoren/Generatoren 20A, 20B die Fähigkeit, das Fahrzeug zugunsten einer maximalen Beschleunigung gemeinsam anzutreiben.
Daher umfasst in der ersten Betriebsart mit fester Übersetzung ein Leistungspfad durch das Getriebe 14 das Eingangselement 21, die Planetenradsätze 24 und 26, die alle verriegelt sind, so dass sie sich mit derselben Drehzahl drehen, das Sonnenradelement 48, die Planetenräder 50, das Trägerelement 52 und das Ausgangselement 16.
Bei etwa 40 MPH wird die Sperrkupplung C4 ausgerückt. Danach wirkt der Motor/Generator 20B als Motor und der Motor/Generator 20A als Generator bis zu einem mechanischen Punkt, an dem der Motor/Generator 20A stillsteht. Der Motor/Generator 20A kehrt dann seine Richtung um und wirkt als Motor. Bei etwa 57 MPH wird dann die Kupplung C2 eingerückt. Wenn die die Kupplungen C1 und C2 eingerückt sind, ist eine zweite feste Übersetzung erreicht. Alle drei Zahnradsätze 24, 26, 28 sind aktiv. Die Motoren/Generatoren 20A, 20B können während der Einrückung der Kupplungen C1 und C2 zugunsten eines vollständig mechanischen Betriebs ausgeschaltet werden. Während der zweiten festen Übersetzung können sich die Motoren 20A, 20B im Freilauf drehen, wobei kein Drehmoment vorhanden ist. Bei etwa 70 MPH wird die Kupplung C1 ausgerückt, wobei die Kupplung C2 zugunsten der zweiten Betriebsart mit hohem Wirkungsgrad, der EVT-Betriebsart 2, eingerückt bleibt.
Der Übergang von der zweiten festen Übersetzung in die EVT-Betriebsart 2 wird erreicht, indem der Drehmomentübertragungsmechanismus C1 ausgerückt wird und die Einrückung der Drehmomentübertragungsvorrichtung C2 fortgesetzt wird. Ähnlich wie die Überlappung der oben beschriebenen EVT-Betriebsart 1 mit festen Übersetzungen überlappt in der Wahrheitstabelle von 2 die EVT-Betriebsart 2 feste Übersetzungen, wie dies durch interne und Maschinendrehzahlbeschränkungen festgelegt ist. Mit dem Beginn der EVT-Betriebsart 2 geht der erste Motor/Generator 20A vom Freilaufen oder Arbeiten als Motor zum Arbeiten als Generator über, jedoch wird dies durch die Wahl der Planetenübersetzung beeinflusst. Der erste Motor/Generator 20A arbeitet während des Betriebs des Getriebes 14 in der EVT-Betriebsart 2 weiterhin als Generator, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs von etwa 70 MPH auf etwa 88 MPH zunimmt. Bei etwa 88 MPH wechselt der erste Motor/Generator 20A, wenn er durch einen mechanischen Punkt geht, an dem er eine Umdrehungsgeschwindigkeit von null besitzt, vom Betrieb als Generator zurück zum Betrieb als Motor. Der erste Motor/Generator 20A setzt danach seine Arbeit als Generator fort.
Bei Beginn der EVT-Betriebsart 2 setzt der zweite Motor/Generator 20B die Arbeit als Motor fort. Tatsächlich arbeitet der zweite Motor/Generator 20B als Motor, bis das Fahrzeug eine Geschwindigkeit von etwa 88 MPH erreicht, wobei er an jenem Punkt zum Betrieb als Generator übergeht und danach weiterhin als Generator arbeitet.
Bei der bisher beschriebenen Konfiguration des Getriebes 14 und der oben genannten Anzahl von Zähnen an den inneren und äußeren Zahnradelementen stellt das Getriebe 14 während des Betriebs in der EVT-Betriebsart 2 zwei mechanische Punkte bereit. Das heißt, dass der erste Motor/Generator 20A bei etwa 88 MPH eine Umdrehungsgeschwindigkeit von null besitzt. Außerdem besitzt der zweite Motor/Generator 20B bei etwa 208 MPH eine Umdrehungsgeschwindigkeit von null. Folglich stellt das Getriebe 14 in der EVT-Betriebsart 2 zwei mechanische Punkt bereit.
Wie in der Festübersetzungstabelle von 2 gezeigt ist, sind eine dritte und eine vierte feste Übersetzung verfügbar. Die dritte feste Übersetzung kann bei gleichzeitiger Einrückung der Kupplungen C2 und C4, was sämtliche Zahnradsätze in einem 1:1-Verhältnis verriegelt, so dass sich das Ausgangselement 16 mit derselben Drehzahl wie das Eingangselement 21 dreht, erreicht werden. Die vierte feste Übersetzung wird bei Einrückung der Kupplungen C2 und C3 erreicht, wie in der Festübersetzungstabelle von 2 gezeigt ist. Bei der vierten festen Übersetzung sind der erste, 24, und der zweite, 26, Planetenradsatz aktiv, wobei sich die Motoren/Generatoren 20A, 20B im Freilauf drehen können und kein Drehmoment vorhanden ist.
Daher stellt das Getriebe 14 drei mechanische Punkte und vier verfügbare feste Übersetzungen bereit, wodurch in der EVT-Betriebsart 1 elektrische Verluste in den Motoren/Generatoren minimiert werden und dabei aufgrund der Sperrkupplung C4 die maximale Leistung schnell bereitgestellt wird. Beispielhafte Werte für die Betriebsarten mit der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten festen Übersetzung von 3,7, 1,7, 1,0 und 0,74 werden erreicht, indem Hohlradelemente 30 und 38 in dem ersten, 24, und dem zweiten, 26, Planetenradsatz, die jeweils 65 Zähne besitzen, und Sonnenradelemente 32 und 40 in dem ersten, 24, und dem zweiten, 26, Planetenradsatz, die jeweils 33 Zähne besitzen, ein Hohlradelement 46 des dritten Planetenradsatzes 28, das 94 Zähne besitzt, und ein Sonnenradelement 48 des dritten Planetenradsatzes 28, das 34 Zähne besitzt, verwendet werden.
Fachleute auf dem Gebiet sind ohne weiteres in der Lage, die Leistungsflusspfade durch das Getriebe 14, die während der Betriebsarten mit der zweiten, der dritten und der vierten festen Übersetzung eingerichtet sind, zu bestimmen.
Falls die Maschine 12 nicht steuerbar wäre, um zu veranlassen, dass sich die Kurbelwelle 18 in einer zweiten Richtung, z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn, dreht, könnte eine Rückwärtsbetriebart dadurch geschaffen werden, indem der Controller 25 den zweiten Motor/Generator 20B als Motor betreibt, jedoch dessen Drehrichtung gegenüber der Richtung, in der sich dieser zum Starten in der ersten elektrisch verstellbaren Betriebsart, der EVT-Betriebsart 1, dreht, umkehrt.
Wie oben besprochen worden ist, beschränkt das Zurückgreifen auf den zweiten Motor/Generator 20B zum Ausführen einer Rückwärtsbetriebart den Rückwärtsbetrieb auf die verfügbare Batterieleistung und das verfügbare Motordrehmoment. Daher ermöglichen stattdessen verschiedene Verfahren zum Steuern der Maschine 12 in der Weise, dass die Kurbelwelle in einer zweiten Richtung drehbar ist, das Erreichen derselben in 2 aufgelisteten Betriebsarten unter Verwendung derselben Leistungsflusspfade mit denselben Kupplungen, Komponenten und Motoren/Generatoren, die in derselben Weise arbeiten, obwohl sie sich in gegensätzlichen Richtungen drehen, damit sich das Ausgangselement 16 in Rückwärtsrichtung dreht.
In 3 zeigt ein Abschnitt des Antriebsstrangs 10 eine detailliertere Ansicht einer Ausführungsform der Maschine 12. Die Maschine 12 umfasst einen Maschinenblock 70, in dem Zylinder 72 ausformt oder anderweitig geschaffen sind. Mit jedem der Zylinder 72 sind ein Einlassventil 73 und ein Auslassventil 74 funktional verbunden, die geöffnet und geschlossen werden können, um die Verbrennung von Gas in den Zylindern 72 zu ermöglichen und so die Drehung der Kurbelwelle 18 zu veranlassen. Fachleute auf dem Gebiet werden die Einführung von Ansaug- bzw. Einlassluft durch eine Drosselklappe 75 und Einlassdurchgänge (nicht gezeigt), die mit dem Einlassventil 73 in Fluidkommunikation stehen, sogleich verstehen. Außerdem wird dem Zylinder 72 durch eine elektrische Kraftstoffförderpumpe (nicht gezeigt) Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff in den Zylindern wird gezündet, um zu verbrennen und Kolben in den Zylindern, die mit der Kurbelwelle 18 funktional verbunden sind, anzutreiben und dadurch die Maschinenkurbelwelle 18 zu drehen, wie von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird. Die Auslassventile 74 öffnen sich, um das Ausstoßen der verbrannten Gase durch einen Auslassdurchgang 69 zu ermöglichen. In den Einlasskanälen zu den Ventilen und in dem Abluftfluss können Sensoren vorgesehen sein, die mit dem Controller 25 in Signalkommunikation stehen, damit dieser das Luft-Kraftstoff-Gemisch und die Maschine 12 regeln kann.
Eine erste oben liegende Nockenwelle 76 ist mit den Einlassventilen 73 durch Nockenerhebungen funktional verbunden, wobei sie sich dreht, um ein wechselseitiges Öffnen und Schließen der Einlassventile 73 zu veranlassen. Ähnlich ist eine zweite oben liegende Nockenwelle 77 mit den Auslassventilen 74 funktional verbunden und mit Nockenerhebungen versehen, wobei sie sich dreht, um das Auslassventil 74 wechselseitig zu öffnen und zu schließen. Mit der oben liegenden Nockenwelle 76 ist ein elektrisch betätigter Einlassnockenwellenversteller mit starkem Einfluss 78A funktional verbunden, um die Phasenlage der Nockenwelle 76 bezüglich der Kurbelwelle 18 zu steuern. Ähnlich ist mit der zweiten oben liegenden Nockenwelle 77 ein elektrisch betätigter Auslassnockenwellenversteller mit starkem Einfluss 78B funktional verbunden, um die Phasenlage der Nockenwelle 77 bezüglich der Kurbelwelle 18 zu steuern. Beide Nockenwellenversteller 78A und 78B sind ”mit starkem Einfluss” (high authority), was hier so auszulegen ist, dass sie einen phasenabstimmenden Einfluss von nicht weniger als 180 Grad Kurbelwinkel, 90 Grad Schließwinkel besitzen. Der phasenabstimmende Einfluss liegt in dem durch den Nockenwellenversteller steuerbaren Drehbereich der Nockenwelle. Die Nockenwellenversteller 78A und 78B sind mit dem Controller 25 funktional verbunden. Von dem Controller 25 wird ein Eingangsanforderungssignal 79 an ihn verarbeitet, um die gewünschte Phasenlage der Einlassventile 73 und Auslassventile 74 relativ zu der Kurbelwelle 18 zu ermitteln. Das Eingangsanforderungssignal 79 (d. h. ein Eingangssignal) kann durch Sensor- und Aktorsignale in Ansprechen auf eine Bedieneranforderung nach einem Antriebsmoment in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung wie etwa durch Betätigung eines Fahrpedals oder eine manuelle Schaltvorrichtung bereitgestellt sein. Bei der durch die Nockenwellenversteller 78A, 78B verfügbaren Phasenabstimmung mit starkem Einfluss kann der Controller 25 eine erste vorgegebene Phasenlage der Einlass- und Auslassnockenwellenversteller 78A und 78B verarbeiten, wenn das Eingangsanforderungssignal 79 die Drehung eines Getriebeausgangselements 16 von 1 in Vorwärtsrichtung bezweckt. Dies veranlasst, dass sich die Kurbelwelle 18 in einer ersten Richtung (die als Richtung im Uhrzeigersinn wiedergegeben ist) dreht, wie durch den Pfeil in 3 angegeben ist. Falls andererseits das Eingangsanforderungssignal 79 die Drehung des Ausgangselements 16 in Rückwärtsrichtung bezweckt, kann der Controller 25 die entsprechenden Steuersignale 80A, 80B an die Phasensteller 78A und 78B senden, um eine zweite vorgegebene Phasenlage der Nockenwellen 76 und 77 herbeizuführen, so dass die Einlass- und Auslassventile 73 und 74 entsprechend der zweiten vorgegebenen Phasenlage angehoben werden. Dies veranlasst, dass sich die Kurbelwelle 18 in einer zweiten Richtung (z. B. einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn) dreht. Ungeachtet der Drehrichtung der Kurbelwelle 18 kann das damit verbundene elektrisch verstellbare Getriebe 14 (in 1 gezeigt) so gesteuert werden, dass unabhängig davon, ob sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung oder in der zweiten Richtung dreht, dieselben in 2 gezeigten Betriebsarten erreicht werden.
Ein Beispiel eines elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers umfasst ein elektromotorisch angetriebenes Schneckengetriebestellglied, das die Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle über einen Planetenradsatz verändert. Das Schneckengetriebestellglied umfasst ein Schneckenrad, das durch eine Schnecke angetrieben wird, die durch den Elektromotor angetrieben wird. Der Planetenradsatz umfasst ein Sonnenradelement, das zur Drehung mit dem Schneckenrad verbunden ist, ein Trägerelement, das zur Drehung mit der Nockenwelle verbunden ist, und ein Hohlradelement, das über ein Antriebsritzel, das an der Kurbelwelle geführt ist, ein angetriebenes Ritzel. das an dem Hohlradelement geführt ist, und eine Kette, die die Ritzel miteinander verbindet, mit der Kurbelwelle funktional verbunden ist. Das Schneckenrad ist über eine Stellgliedwelle mit dem Sonnenrad verbunden, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Schneckenrad und dem Sonnenradelement herzustellen. Um die Phasenbeziehung der Nockenwelle zu der Kurbelwelle zu verändern, während die Maschine arbeitet, wird der Elektromotor in einer gewünschten Richtung gedreht, indem der Motor von einem externen Controller mit Strom versorgt wird. Die Drehung des Motors dreht die Schnecke, was dazu führt, dass das Schneckenrad um seine Achse schwingt und dadurch das Sonnenradelement in dem Planetenradsatz umpositioniert und seine Drehposition verändert. Diese Veränderung bewirkt die relative Drehung des Planetenträgerelements in dem angetriebenen Ritzel und dreht dadurch die Nockenwelle und verändert deren Phase bezüglich des angetriebenen Ritzels und der direkt verbundenen Kurbelwelle. Der Motor kann in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung angetrieben werden, um den Nockenwellenphasenwinkel entweder vorzuverlegen oder zu verzögern und die Betätigung der zugeordneten Maschinenventile bezüglich der Steuerzeiten der Kurbelwelle wie gewünscht zu steuern.
4A zeigt Ventilhubprofile, wenn das Eingangsanforderungssignal 79 ein Drehmoment an dem Ausgangselement 16 in Vorwärtsrichtung bezweckt, was durch die Phasenabstimmung der Einlassnockenwellenversteller mit starkem Einfluss 78A, 78B von 3 bewirkt wird. Wenn von links nach rechts gehend der Kurbelwinkel der Kurbelwelle 18 zunimmt und die Zeit voranschreitet (d. h., wenn sich die Kolben in den Zylindern 72 von Positionen am unteren Totpunkt zu Positionen an dem oberen Totpunkt und wieder zu Positionen am unteren Totpunkt bewegen), hebt und senkt sich das Ventilhubprofil 82A eines gegebenen Auslassventils 74 vor dem Ventilhubprofil 82B des entsprechenden Einlassventils 73 (d. h. des Einlassventils 73, das mit demselben Zylinder 72 wie das gegebene Auslassventil 74 funktional verbunden ist).
4B zeigt den Ventilhub der Ventile 73 und 74 entsprechend der Phasenabstimmung der Nockenwellenversteller 78A und 78B unter der Steuerung des Controllers 25, wenn das Eingangsanforderungssignal 79 ein Drehmoment an dem Ausgangselement 16 in Rückwärtsfahrtrichtung bezweckt. Im Rückwärtsbetrieb eilt dann, wenn von links nach rechts gehend der Kurbelwinkel zunimmt und die Zeit voranschreitet, das Ventilhubprofil 82C eines gegebenen Auslassventils 74 dem Ventilhubprofil 82D eines entsprechenden Einlassventil 73 voraus.
In 5 ist eine durch eine Kurbelwelle angetriebene Pumpe 401 gezeigt, wobei Pumpenzahnräder 402A, 402B gezeigt sind, die sich in einer Richtung drehen, die der Drehung einer Maschinenkurbelwelle in einer ersten Drehrichtung entspricht, die einer Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht, wie oben für jede der Maschinen 12, 112, 212, 312 beschrieben worden ist. Es sind eine Richtung des Eingangs-Schmierfluidflusses von einem Ölwannenaufnahmerohr in einen Eingangskanal 403A sowie die entsprechende Richtung des Ausgangsflusses von mit Druck beaufschlagtem Schmierfluid zu Maschinenlagern und Drehmomentübertragungsmechanismen über einen Auslasskanal 403B gezeigt. Ein Umschaltventil 404, das mit dem Eingangskanal 403A und dem Auslasskanal 403B in Fluidkommunikation steht, ist in einer Vorwärtsbetriebsstellung gezeigt, wobei ein erster und ein zweiter Kanalabschnitt 405A und 405B so ausgerichtet sind, dass ein durch die durchgehenden Pfeile angedeuteter Fluidfluss ermöglicht wird.
Wenn die Maschine so gesteuert wird, dass sich die Kurbelwelle in einer entgegengesetzten Richtung dreht, die einem Rückwärtsantriebsmoment an dem Ausgangselement eines elektrisch verstellbaren Getriebes entspricht, wie bezüglich jeder der obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist, drehen sich die Pumpenzahnräder 402A und 402B aufgrund der Drehung der Kurbelwelle, mit der sie verbunden sind, in einer zweiten Richtung in einer entgegengesetzten Richtung (in gestrichelten Linien gezeigt). Unter diesen Bedingungen wird das Umschaltventil 404, das vorzugsweise ein magnetbetätigtes Umschaltventil des rotatorischen Typs ist, durch einen Controller (irgendeinen der in einer der obigen Ausführungsformen beschriebenen Controller) so gesteuert, dass es sich in eine Rückwärtsbetriebsstellung bewegt, die als 404A in 5, in der die Kanalabschnitte 405A und 405B in ihren gedrehten Stellungen als 405AA und 405BB angegeben sind, gezeigt ist. In der Rückwärtsbetriebsstellung sind der erste und der zweite Kanalabschnitt um neunzig Grad im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Fluidfluss von der Ölwanne durch den Kanalabschnitt 405AA zu dem Kanal 403B und der durch eine Kurbelwelle angetriebenen Pumpe 401 in einer zu jener im Vorwärtsbetrieb entgegengesetzten Fließrichtung gelenkt wird, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet wird. Somit dient der Kanal 403B dazu, während des Rückwärtsbetriebs der Maschine Einlassfluss zu der Pumpe 401 zu liefern. Der zweite Kanalabschnitt 405BB des Umschaltventils 404 befindet sich in einer Stellung, um einen Auslassfluidfluss von der Pumpe 401 in den Kanal 403A zu veranlassen und über den Speisekanal 403C zu den Maschinenlagern und Drehmomentübertragungsmechanismen zu leiten. Somit ist das Umschaltventil 404 so steuerbar, dass es sich zwischen einer Vorwärtsbetriebs- und einer Rückwärtsbetriebsstellung verstellt, um ungeachtet der Drehrichtung der Pumpe 401 (und daher ungeachtet der Drehrichtung der mit der Pumpe verbundenen Maschinenkurbelwelle) sicherzustellen, dass der Fluss durch den Kanal 403C zu der Maschine sich auf eine vorgegebene Menge (d. h. ein vorgegebenes Volumen) beläuft und die vorgegebene Fluidrichtung besitzt.

Claims

Antriebsstrang (10), umfassend: eine Maschine (12) mit einer Kurbelwelle (18), die in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung drehbar ist, mit einem Maschinenblock (70), in dem Zylinder (72) ausgebildet sind, mit einem entsprechenden Einlassventil (73) und einem entsprechendes Auslassventil (74) für jeden Zylinder (72), wobei die Ventile (73, 74) geöffnet und geschlossen werden können, um die Verbrennung von Gas in den Zylindern (72) zu ermöglichen und so die Drehung der Kurbelwelle (18) zu veranlassen, mit einer ersten oben liegenden Nockenwelle (76), die mit den Einlassventilen (73) funktional verbunden ist, um deren Öffnen und Schließen zu veranlassen, und mit einer zweiten oben liegenden Nockenwelle (77), die mit den Auslassventilen (74) funktional verbunden ist, um deren (Öffnen und Schließen zu veranlassen; einen Controller (25), der konfiguriert ist, um die Drehrichtung der Kurbelwelle (18) zu steuern; ein elektrisch verstellbares Getriebe (14) mit einem Eingangselement (21), das mit der Kurbelwelle (18) funktional verbunden ist, und einem Ausgangselement (16) zum Bereitstellen des Antriebsmoments, wobei sich das Ausgangselement (16) in Vorwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der ersten Richtung dreht, und in Rückwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der zweiten Richtung dreht, um ein Vorwärts- bzw. ein Rückwärtsdrehmoment bereitzustellen; und einen elektrisch betätigten Nockenwellenversteller (78A, 78B), der mit jeder entsprechenden Nockenwelle (76, 77) funktional verbunden ist, dazu dient, die Phasenlage der entsprechenden oben liegenden Nockenwelle (76, 77) relativ zu der Kurbelwelle (18) zu verändern, und einen phasenabstimmenden Einfluss von wenigstens 180 Grad Kurbelwinkel besitzt, damit sich die Kurbelwelle (18) in Ansprechen auf die Nockenwellenversteller (78A, 78D) in der ersten und in der zweiten Richtung drehen kann.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das elektrisch verstellbare Getriebe (14) durch den Controller (25) steuerbar ist, um wahlweise eine Betriebsart mit fester Übersetzung und eine elektrisch verstellbare Betriebsart bereitzustellen, wobei die Betriebsarten gewählt werden können, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der ersten Richtung dreht und wenn sich die Kurbelwelle (18) in der zweiten Richtung dreht.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei sich das Getriebe (14) durch Fehlen eines Zahnrads auszeichnet, das ausschließlich zum Übertragen eines Drehmoments, wenn sich das Ausgangselement (16) in der Rückwärtsrichtung dreht, verwendet wird.
Antriebsstrang (10), umfassend: eine Maschine (12) mit einer Kurbelwelle (18), die in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung drehbar ist; einen Controller (25), der konfiguriert ist, um die Drehrichtung der Kurbelwelle (18) zu steuern; ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem Eingangselement, das mit der Kurbelwelle funktional verbunden ist, und einem Ausgangselement zum Bereitstellen des Antriebsmoments, wobei sich das Ausgangselement in Vorwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht, und in Rückwärtsrichtung dreht, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht, um ein Vorwärts- bzw. ein Rückwärtsdrehmoment bereitzustellen; eine Pumpe (401), die mit dem Controller (25) funktional verbunden ist und mit der Kurbelwelle (18) antriebsmäßig verbunden ist, um einen vorgegebenen Fluss von Fluid zu verschaffen, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der ersten Richtung dreht; und ein elektrisch betätigtes Umschaltventil (404), das zwischen einem Einlasskanal (403A) und der Pumpe (401) in Fluidkommunikation steht und mit dem Controller (25) funktional verbunden ist, wobei der Controller (25) ferner konfiguriert ist, um das elektrisch betätigte Umschaltventil (404) zu betätigen, wenn sich die Kurbelwelle (18) in der zweiten Richtung dreht, und so den vorgegebenen Fluss von Fluid von der Pumpe (401) aufrechtzuerhalten.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 4, wobei ein Leistungsflusspfad durch das Getriebe (14) ungeachtet der Drehrichtung der Kurbelwelle (18) gleich ist.