DE102009020177A1

DE102009020177A1 - Hybridantriebsstrang mit einem Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE102009020177A1
Application number: DE102009020177A
Authority: DE
Inventors: Donald L. Farmington Hills Dusenberry; James B. Clarkston Borgerson; James M. Belleville Hart; Scott H. Ypsilanti Wittkopp; Andrew W. Rochester Phillips; Clinton E. Highland Carey
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2009-12-24
Also published as: CN101574922B; CN101574922A; US8206252B2; US20090280941A1

Abstract

Ein Hybridantriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine, zumindest einen Elektromotor und ein Mehrganggetriebe. Der Elektromotor ist zwischen der Brennkraftmaschine und dem Mehrganggetriebe mit einer Welle verbunden. Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, vier Planetenradsätze, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen Kupplungen und Bremsen, die in einem Getriebegehäuse angeordnet sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/051,762, die am 9. Mai 2008 eingereicht wurde und die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein einen Hybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor und einem Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen umfasst, und genauer einen Hybridantriebsstrang mit einem Mehrganggetriebe zum Erzeugen von acht oder mehr Gängen, vier Planetenradsätzen und mehreren Drehmomentübertragungseinrichtungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und können Stand der Technik bilden oder nicht.
Ein typischer Hybridantriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine oder einen Elektromotor und ein Getriebe. Das Getriebe benutzt eine Kombination aus mehreren Drehmomentübertra gungsmechanismen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben. Das von entweder der Brennkraftmaschine oder dem Elektromotor erzeugte Drehmoment muss getrennt auf das Getriebe übertragen werden. Wenn entweder die Brennkraftmaschine oder der Elektromotor Drehmoment auf das Getriebe überträgt, wird außerdem eine Hydraulikpumpe aktiviert, um einen Öldruck zum Steuern der Drehmomentübertragungsmechanismen und anderen hydraulisch betätigten Einrichtungen des Getriebes zu erzeugen.
Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere aus den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für einen verbesserten, kosteneffektiven und kompakten Hybridantriebsstrang.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Hybridantriebsstrang vorgesehen, der eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor oder Motor und ein Mehrganggetriebe aufweist. Der Elektromotor des Hybridantriebsstrangs ist zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Mehrganggetriebe mit einer Welle verbunden. Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Getriebeantriebselement, ein Getriebeabtriebselement, mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentüber tragungsmechanismen aufweist. Die mehreren Planetenradsätze weisen jeweils ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die mehreren Planetenradsätze vier Planetenradsätze.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zwei der mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen Bremsen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind drei der Drehmomentübertragungsmechanismen Reibkupplungen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Elektromotor zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe mit dem Getriebeantriebselement verbunden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hydraulikpumpe zum Erzeugen eines Öldrucks zum Steuern eines Betriebes des Getriebes mit dem Getriebeantriebselement verbunden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebselementkupplung zum selektiven Koppeln einer Maschinenabtriebswelle der Brennkraftmaschine mit dem Getriebeantriebselement vorgesehen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein mit der Maschinenabtriebswelle verbundener Torsionsschwingungsdämpfer zum Verringern von Schwingung in der Maschinenabtriebswelle vorgesehen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Drehmomentsensor mit zumindest einer von einer Maschinenabtriebswelle, der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle zum Steuern der Drehmomentübertragung gekoppelt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Hydraulikpumpe mit dem Getriebeantriebselement über eine Freilaufkupplung gekoppelt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Elektromotor rotatorisch mit der Hydraulikpumpe gekoppelt, um Rotationsenergie zum Betreiben der Hydraulikpumpe zuzuführen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentwandler zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe angeordnet, um Drehmoment, das von der Maschine oder dem Elektromotor erzeugt wird, auf die Getriebeantriebswelle zu übertragen, und eine Hydraulikpumpe ist mit dem Drehmomentwandler zum Aufnehmen von Rotationsenergie von dem Drehmomentwandler gekoppelt, um einen Öldruck zum Steuern eines Betriebes des Getriebes zu erzeugen.
Weitere Anwendbarkeitsgebiete werden aus der hierin angegebenen Beschreibung deutlich werden. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die besonderen Beispiele lediglich zu Darstellungszwecken dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein schematisches Schaubild eines Hybridantriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Schaubild einer anderen Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein schematisches Schaubild einer anderen Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
4A ist ein schematisches Schaubild einer Zahnradanordnung für ein Mehrganggetriebe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
4B ist ein Schema, das die Lagen der Drehmomentübertragungseinrichtungen für die Anordnung von Planetenradsätzen des in 4A gezeigten Getriebes gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht begrenzen.
Nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 sind Ausführungsformen eines Hybridantriebsstrangs 10 veranschaulicht. Der Hybridantriebsstrang 10 umfasst einen ersten Elektromotor 12, ein Mehrgang-Fahrzeuggetriebe 14 und eine Brennkraftmaschine 16. Der erste Elektromotor 12 ist permanent mit einer Antriebswelle oder einem Antriebselement 18 des Fahrzeuggetriebes 14 verbunden. Der erste Elektromotor 12 ist zwischen der Brennkraftmaschine 16 und dem Fahrzeuggetriebe 14 angeordnet. Das Fahrzeuggetriebe 14 weist ein wechselbares Übersetzungsverhältnis und zumindest acht Gänge auf, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden. Der erste Elektromotor 12 kann als ein Motor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und als ein Generator zum Aufladen der Batterien betrieben werden. Es ist zusätzlich eine Hydraulikpumpe 20 für den Betrieb und die Steuerung des Fahrzeuggetriebes 14 vorgesehen. Die Hydraulikpumpe 20 ist eine binäre Pumpe, die Pumpverluste in dem Getriebe 14 reduziert und dadurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
Die Maschinenabtriebswelle oder das Maschinenabtriebselement 22 der Brennkraftmaschine 16 ist über eine erste Kupplungseinrichtung 24 mit der Antriebswelle 18 des Fahrzeuggetriebes 14 verbunden, sodass die Brennkraftmaschine 16 von der Antriebswelle 18 des Fahrzeuggetriebes 14 getrennt ist, wenn die Kupplungseinrichtung 24 ausgerückt ist. Zusätzlich ist eine zweite Kupplungseinrichtung 26 an der Antriebswelle 18 vorgesehen und ist eine Kupplung oder Bremse des Fahrzeuggetriebes 14 und kann durch elektrisch betätigte Aktoren aktiviert werden. Die erste und zweite Kupplungseinrichtung 24, 26 sind Reibkupplungen, Synchronkupplungen oder Bremsen oder ähnliche Einrichtungen. Um Schwingung zu verringern, die durch die Brennkraftmaschine 16 übertragen werden kann, kann ein Torsionsschwingungsdämpfer 25 zwischen der Brennkraftmaschine 16 und dem Fahrzeuggetriebe 14 in dem Antriebs strang 10 angeordnet sein. Als ein Torsionsschwingungsdämpfer 25 kann beispielsweise ein Doppelmassenschwungrad mit einer ersten Masse als primäre Masse und einer zweiten Masse als sekundäre Masse verwendet werden, es ist aber auch jedes andere geeignete Dämpfungselement möglich. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann indirekt, aber auch direkt, über eine sogenannte Antriebsplatte mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in dem vorgeschlagenen Hybridantriebsstrang 10 verbunden sein. Außerdem erwägt die vorliegende Erfindung die Verwendung von Drehmomentsensoren 27, die an irgendeiner der Wellen des Antriebsstrangs 10 und des Getriebes 14 angebracht sind, um das Schaltgefühl zu verbessern.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform des Hybridantriebsstrangs 10, wie sie in 1 gezeigt ist, ist die Hydraulikpumpe 20 fest an der Antriebswelle 18 des Fahrzeuggetriebes 14 und somit auch an den ersten Elektromotor 12 angebracht. Die Hydraulikpumpe 20 ist ausgestaltet, um den erforderlichen Öldruck zum Steuern und Einstellen der verschiedenen Bauteile des Fahrzeuggetriebes 14 zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung erwägt eine Startprozedur für den Hybridantriebsstrang 10, die in 1 gezeigt ist. Zunächst wird der erste Elektromotor oder Motor 12 gestartet und auf eine Drehzahl gebracht, bei der ein ausreichender Öldruck durch die Hydraulikpumpe 20 erzeugt wird, um die erste Kupplungseinrichtung 24 oder die zweite Kupplungseinrichtung 26 zum Antreiben des Fahrzeuggetriebes 14 einzurücken. Zusätzlich umfasst die Startprozedur, wenn dies geeignet ist, dass zugelassen wird, dass die zweite Kupplungseinrichtung 26 in dem Fahrzeuggetriebe 14 schlupft, wenn der erste Elektromotor 12 die Antriebswelle 18 rotiert. Dementsprechend ist eine thermisch robustere Konstruktion der zweiten Kupplungseinrichtung 26 erforderlich, es sei denn, die erste Kupplungseinrichtung 24 ist als Start- oder Anfahrkupplung konstruiert.
Es ist beispielsweise während eines Anstieges auf einen Berg möglich, dass der erste Elektromotor 12 nicht ausreicht, um das Fahrzeug anzutreiben. In diesem Fall kann die Brennkraftmaschine 16 gestartet werden, bevor die Energiespeicher der Batterien vollständig geleert sind.
Eine weitere Ausführungsform ist in 2 gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe 20 mit einem Drehmomentwandler 28 verbunden. Auf diese Weise wird die Hydraulikpumpe 20 mittels des Drehmomentwandlers 28 angetrieben, der mit der Antriebswelle 18 des Fahrzeuggetriebes 14 verbunden ist. Im Gegensatz zu den anderen beispielhaften Ausführungsformen ist der Elektromotor oder Motor hierin als Kurbelwellen-Starter-Generator 12' konstruiert.
In 3 ist eine dritte beispielhafte Ausführungsform des Hybridantriebs gezeigt. In dieser Ausführungsform wird der erforderliche Öldruck für das elektrische Starten oder Anfahren mittels eines kleineren zweiten Elektromotors 30 erzeugt. Der zweite Elektromotor 30 ist auf eine drehfeste Weise mit der Hydraulikpumpe 20 des Fahrzeuggetriebes 14 verbunden. Die Hydraulikpumpe 20 ist wiederum über eine Freilaufkupplung 32 mit der Antriebswelle 18 des Fahrzeuggetriebes 14 verbunden.
Die Hydraulikpumpe 20 kann über den zweiten Elektromotor 30 während des elektrischen Startens oder Anfahrens angetrieben werden. Sobald die Brennkraftmaschine 16 aktiviert ist oder die Drehzahl des ersten Elektromotors 12 größer als die Drehzahl des zweiten Elektromotors 30 ist, kann der zweite Elektromotor 30 deaktiviert werden. Dies ist möglich, da die Hydraulikpumpe 20 über die eingerückte Freilaufkupplung 32 durch die Brennkraftmaschine 16 oder den ersten Elektromotor 12 angetrieben wird.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der Öldruck, der ausreicht, um das Fahrzeuggetriebe 14 zu steuern und einzustellen, aufgebaut wird, bevor das Fahrzeug mittels des zweiten Elektromotors 30 angetrieben wird. In dieser Startanordnung ist die interne Kupplung oder Bremse des Mehrganggetriebes 14 eingerückt. Die Startprozedur wird ausschließlich über den ersten Elektromotor 12 ausgeführt. Wenn die Energieversorgung des ersten Elektromotors 12 unzureichend ist, wird die Brennkraftmaschine 16 gestartet, welche mit dem ersten Elektromotor 12 gestartet wird, indem die erste Kupplungseinrichtung 24 eingerückt wird. Bei sehr starken Beschleunigungen werden die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 16 und die des ersten Elektromotors 12 über die erste Kupplungseinrichtung 24 kombiniert.
Nun unter Bezugnahme auf 4A ist eine Ausführungsform des Mehrganggetriebes 14 gezeigt. Das Getriebe 14 ist als ein Hinterradantriebsgetriebe oder längs eingebautes Getriebe veranschaulicht, obwohl verschiedene andere Typen von Getriebekonfigurationen angewandt werden können. Das Getriebe 14 umfasst ein Getriebegehäuse 100, eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 120 und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 140. Das Antriebselement 120 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Das Abtriebselement 140 ist ständig mit einer Achsantriebseinheit (die nicht gezeigt ist) oder einem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden.
Das Getriebe 14 umfasst einen ersten Planetenradsatz 160, einen zweiten Planetenradsatz 180, einen dritten Planetenradsatz 200 und einen vierten Planetenradsatz 220. Die Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 sind zwischen das Antriebselement 120 und das Abtriebselement 140 geschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Planetenradsatz 160 ein Sonnenrad 162, ein Hohlrad 164 und einen Planetenträger 166, der einen Satz Planeten oder Planetenräder 168 (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Die Planetenräder 168 sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 162 als auch dem Hohlrad 164 zu kämmen. Das Sonnenrad 162 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Zwischenelement 170 und einer zweiten Welle oder einem zweiten Zwischenelement 172 verbunden. Es ist festzustellen, dass das erste Zwischenelement 170 zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Zwischenelement 172 verbunden ist, und dass die Zwischenelemente 170 und 172 eine einzige Welle oder mehrere Wellen durch eines oder mehrere Elemente der Planetenradsätze bilden können, wie es überall in den verschiedenen Ansichten zu sehen ist. Das Hohlrad 164 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Zwischenelement 174 verbunden. Der Planetenträger 166 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Zwischenelement 176 verbunden.
Der Planetenradsatz 180 umfasst ein Sonnenrad 182, ein Hohlrad 184 und einen Planetenträger 186, der einen Satz Planeten oder Planetenräder 188 drehbar lagert. Die Planetenräder 188 sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 182 als auch dem Hohlrad 184 zu kämmen. Das Sonnenrad 182 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Zwischenelement 172 verbunden. Das Hohlrad 184 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Zwischenelement 178 verbunden. Der Planetenträger 186 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement 120 verbunden.
Der Planetenradsatz 200 umfasst ein Sonnenrad 202, ein Hohlrad 204 und einen Träger 206, der einen Satz Planeten oder Planetenräder 208 drehbar lagert. Die Planetenräder 208 sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 202 als auch dem Hohlrad 204 zu kämmen. Das Sonnenrad 202 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Zwischenelement 178 und mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Zwischenelement 190 verbunden. Es ist festzustellen, dass das fünfte Zwischenelement 178 zur gemeinsamen Rotation mit dem sechsten Zwischenelement 190 verbunden ist, und dass die Zwischenelemente 178 und 190 eine einzige Welle oder mehrere Wellen durch eines oder mehrere Elemente der Planetenradsätze bilden können, wie es überall in den verschiedenen Ansichten zu sehen ist. Das Hohlrad 204 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Zwischenelement 192 verbunden. Der Planetenträger 206 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Zwischenelement 194 verbunden. Es ist festzustellen, dass das achte Zwischenelement 194 zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 140 verbunden ist, und dass die achten Zwischenelemente 194 und das Abtriebselement 140 eine einzige Welle oder mehrere Wellen durch eines oder mehrere Elemente der Planetenradsätze bilden können, wie es überall in den verschiedenen Ansichten zu sehen ist.
Der Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222, ein Hohlrad 224 und einen Planetenträger 226, der einen Satz Planeten oder Planetenräder 228 drehbar lagert. Die Planetenräder 228 sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 222 als auch dem Hohlrad 224 zu kämmen. Das Sonnenrad 222 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer neunten Welle oder einem neunten Zwischenelement 196 und einer zehnten Welle oder einem zehnten Zwischenelement 198 verbunden. Es ist festzustellen, dass das neunte Zwischenelement 196 zur gemeinsamen Rotation mit dem zehnten Zwischenelement 198 verbunden ist, und dass die Zwischenelemente 196 und 198 eine einzige Welle oder mehrere Wellen durch eines oder mehrere Elemente der Planetenradsätze bilden können, wie es überall in den verschiedenen Ansichten zu sehen ist. Das Hohlrad 224 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem vierten Zwischenelement 176 verbunden. Der Planetenträger 226 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 140 und mit dem achten Zwischenelement 194 verbunden.
Das Getriebe 14 umfasst auch mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen oder -einrichtungen, die eine erste Kupplung C1, eine zweite Kupplung C2, eine dritte Kupplung C3, eine erste Bremse B1 und eine zweite Bremse B2 umfassen. Die erste Kupplung C1 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 120 mit dem zehnten Zwischenelement 198 zu verbinden. Die zweite Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das sechste Zwischenelement 190 mit dem neunten Zwischenelement 196 zu verbinden. Die dritte Zwischenkupplung C3 ist selektiv einrückbar, um das siebte Zwischenelement 192 mit dem neunten Zwischenelement 196 zu verbinden. Die erste Bremse B1 ist selektiv einrückbar, um das erste Zwischenelement 170 mit dem Getriebegehäuse 100 zu verbinden und somit eine Rotation des ersten Zwischenelements 170 relativ zu dem Getriebegehäuse 100 einzuschränken. Schließlich ist die zweite Bremse B2 selektiv einrückbar, um das dritte Zwischenelement 174 mit dem Getriebegehäuse 100 zu verbinden und somit eine Rotation des dritten Zwischenelements 174 relativ zu dem Getriebegehäuse 100 einzuschränken.
Das Getriebe 14 ist in der Lage, Drehmoment von dem Antriebselement 120 auf das Abtriebselement 140 in zumindest acht Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes der Vorwärtsdrehmomentverhältnisse und das Rückwärts drehmomentverhältnis werden durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Zwischenkupplung C1, zweite Zwischenkupplung C2, dritte Zwischenkupplung C3, erste Bremse B1 und zweite Bremse B2) erzielt. Fachleute werden leicht verstehen, dass zu jedem Drehmomentverhältnis ein unterschiedliches Drehzahlverhältnis oder unterschiedlicher Gang gehört. Somit können durch das Getriebe 14 acht Vorwärtsgänge erzielt werden.
Das Getriebegehäuse 100 umfasst eine erste Endwand 102, eine zweite Endwand 104 und eine dritte Wand 106. Die dritte Wand 106 stellt eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Endwand 102 und 104 her, um einen Raum oder Hohlraum 108 vorzusehen, in dem die Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 und die Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, B1 und B2 angeordnet sind. Darüber hinaus weist der Hohlraum 108 mehrere Bereiche oder Zonen A, B, C, D, E und F auf, in denen die mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, B1 und B2 gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung spezifisch positioniert sein werden.
Wie es in 4A gezeigt ist, ist die Zone A durch den Bereich oder Raum definiert, der begrenzt ist durch: axial links durch die erste Endwand 102, rechts durch den Planetenradsatz 160, radial innen durch eine Bezugslinie ”L”, die eine longitudinale Linie ist, die axial mit der Antriebswelle 120 ausgerichtet ist, und radial außen durch eine Bezugslinie ”M”, die eine longitudinale Linie ist, die sich benachbart zu einem Außendurchmesser oder Außenumfang der Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 erstreckt. Obgleich die Bezugslinie ”M” als eine gerade Linie dargestellt ist, ist festzustellen, dass die Bezugslinie ”M” dem Außenumfang der Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 folgt und dementsprechend abhängig von der Lage des Außenumfangs eines jeden der Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 abgestuft oder nicht gerade sein kann. Zone B ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 160, axial rechts durch den Planetenradsatz 180, radial außen durch Bezugslinie ”M” und radial innen durch Bezugslinie ”L”. Zone C ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 180, axial rechts durch den Planetenradsatz 200, radial außen durch Bezugslinie ”M” und radial innen durch Bezugslinie ”L”. Zone D ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 200, axial rechts durch den Planetenradsatz 220, radial außen durch Bezugslinie ”M” und radial innen durch Bezugslinie ”L”. Zone E ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 220, axial rechts durch die zweite Endwand 104, radial außen durch Bezugslinie ”M” und radial innen durch Bezugslinie ”L”. Zone F ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch die erste Endwand 102, axial rechts durch die zweite Endwand 104, radial innen durch Bezugslinie ”M” und radial außen durch die dritte Wand 106. Wie es nachstehend beschrieben und dargestellt wird, werden die Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 ihre Positionen in dem Getriebehohlraum 108 ändern, jedoch werden sich die oben beschriebenen Zonen nicht andern, sondern gleich bleiben, wie es überall in den Figuren gezeigt ist.
In der in 4A gezeigten Anordnung des Getriebes 14 sind die Planetenradsätze 160, 180, 200 und 220 in Längsrichtung in der folgenden Reihenfolge von links nach rechts angeordnet: 160 – 180 – 200 – 220. Genauer ist der Planetenradsatz 160 am nächsten bei der Wand 102 angeordnet, der Planetenradsatz 220 ist am nächsten bei der Wand 104 angeordnet, der Planetenradsatz 180 ist benachbart zu dem Planetenradsatz 160 angeordnet, und der Planetenradsatz 200 ist zwischen den Planetenradsätzen 180 und 220 angeordnet. Die Drehmomentübertragungsmechanismen sind bewusst in spezifischen Zonen angeordnet, um Vorteile bei der Gesamtge triebegröße, eine Bauraumeffizienz und eine reduzierte Fertigungskomplexität bereitzustellen. In dem besonderen in 4A gezeigten Beispiel ist der Drehmomentübertragungsmechanismus C1 in Zone C angeordnet, die Drehmomentübertragungsmechanismen C2 und C3 sind in Zone D angeordnet, und die Drehmomentübertragungsmechanismen B1 und B2 sind in Zone F angeordnet.
Jedoch zieht die vorliegende Erfindung andere Ausführungsformen in Betracht, in denen die Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, B1 und B2 in den anderen Zonen angeordnet sind. Die machbaren Lagen der Drehmomentübertragungseinrichtungen C1, C2, C3, B1 und B2 relativ zu den Zonen sind in den in 4B gezeigten Schaubild veranschaulicht. Ein ”X” in dem Schaubild gibt an, dass die vorliegende Erfindung in Betracht zieht, die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung in irgendeiner der genannten Zonen anzuordnen.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Gedanken der Erfindung abweichen, sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.

Claims

Hybridantriebsstrang, umfassend: eine Brennkraftmaschine; ein Getriebe, mit: einem Getriebeantriebselement einem Getriebeabtriebselement; einem ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, wobei jeder Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweist, der mehrere Planetenräder lagert, die jeweils ausgestaltet sind, um mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad zu kämmen, wobei das Getriebeantriebselement ständig mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das Getriebeabtriebselement ständig mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes und dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, und wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, und der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist; einer ersten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes und dem Getriebeantriebselement zu verbinden; einer zweiten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; einer dritten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; einer ersten Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse zu verbinden; einer zweiten Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse zu verbinden; und wobei die Kupplungen und Bremsen selektiv einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Getriebeantriebselement und dem Getriebeabtriebselement herzustellen; einen ersten Elektromotor, der zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe mit dem Getriebeantriebselement verbunden ist; eine mit dem Getriebeantriebselement verbundene Hydraulikpumpe zum Erzeugen von Öldruck zur Steuerung eines Betriebes des Getriebes; und eine Antriebselementkupplung zum selektiven Koppeln einer Maschinenabtriebswelle der Brennkraftmaschine mit dem Getriebeantriebselement.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ferner ein Getriebegehäuse umfasst, das eine erste Wand, eine zweite Wand und eine sich zwischen der ersten und zweiten Wand erstreckende dritte Wand aufweist, und wobei der erste Planetenradsatz sich benachbart zu der ersten Wand be findet, der zweite Planetenradsatz sich benachbart zu dem ersten Planetenradsatz befindet, der vierte Planetenradsatz sich benachbart zu der zweiten Wand befindet, und der dritte Planetenradsatz sich zwischen dem zweiten und vierten Planetenradsatz befindet.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 2, wobei das Getriebegehäuse ferner einen ersten Bereich umfasst, der radial innen von einem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und den ersten Planetenradsatz begrenzt ist, einen zweiten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den ersten und zweiten Planetenradsatz begrenzt ist, einen dritten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den zweiten und dritten Planetenradsatz begrenzt ist, einen vierten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den dritten und vierten Planetenradsatz begrenzt ist, einen fünften Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den vierten Planetenradsatz und die zweite Wand begrenzt ist, und einen sechsten Bereich, der radial innen von der dritten Wand und radial außen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und die zweite Wand begrenzt ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die erste Kupplung in zumindest einem von dem dritten, vierten und fünften Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in zumindest einem von dem vierten und sechsten Bereich angeordnet ist, die erste Bremse in zumindest einem von dem ersten, fünften und sechsten Bereich angeordnet ist, und die zweite Bremse in zumindest einem von dem ersten, fünften und sechsten Bereich angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die erste Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die erste Bremse in dem sechsten Bereich angeordnet ist, und die zweite Bremse in dem sechsten Bereich angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, der ferner einen mit der Maschinenabtriebswelle verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer zum Verringern von Schwingung in der Maschinenabtriebswelle umfasst.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, der ferner zumindest einen Drehmomentsensor umfasst, der mit zumindest einer von einer Maschinenabtriebswelle, der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle zu Steuern der Drehmomentübertragung gekoppelt ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Hydraulikpumpe mit dem Getriebeantriebselement durch eine Freilaufkupplung gekoppelt ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 8, der ferner einen zweiten Elektromotor umfasst, der rotatorisch mit der Hydraulikpumpe zum Zuführen von Rotationsenergie zum Betreiben der Hydraulikpumpe gekoppelt ist.
Hybridantriebsstrang, umfassend: eine Brennkraftmaschine; ein Getriebe, mit: einem Getriebeantriebselement einem Getriebeabtriebselement; einem ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, wobei jeder Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweist, der mehrere Planetenräder lagert, die jeweils ausgestaltet sind, um mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad zu kämmen, wobei das Getriebeantriebselement ständig mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das Getriebeabtriebselement ständig mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes und dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, und wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, und der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist; einer ersten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes und dem Getriebeantriebselement zu verbinden; einer zweiten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; einer dritten Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; einer ersten Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse zu verbinden; einer zweiten Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse zu verbinden; und wobei die Kupplungen und Bremsen selektiv einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgange und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Getriebeantriebselement und dem Getriebeabtriebselement herzustellen; einen Elektromotor, der zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe mit dem Getriebeantriebselement verbunden ist; einen Drehmomentwandler, der zwischen den Elektromotor und das Getriebe geschaltet ist, um Drehmoment, das von der Maschine oder dem Elektromotor erzeugt wird, auf die Getriebeantriebswelle zu übertragen; eine Hydraulikpumpe, die mit dem Drehmomentwandler gekoppelt ist, um Rotationsenergie von dem Drehmomentwandler aufzunehmen, und die ausgestaltet ist, um Öldruck zum Steuern eines Betriebes des Getriebes zu erzeugen; und eine Antriebselementkupplung zum selektiven Koppeln einer Maschinenabtriebswelle der Brennkraftmaschine mit dem Getriebeantriebselement.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 10, wobei das Getriebe ferner ein Getriebegehäuse umfasst, das eine erste Wand, eine zweite Wand und eine sich zwischen der ersten und zweiten Wand erstreckende dritte Wand aufweist, und wobei der erste Planetenradsatz sich benachbart zu der ersten Wand befindet, der zweite Planetenradsatz sich benachbart zu dem ersten Planetenradsatz befindet, der vierte Planetenradsatz sich benachbart zu der zweiten Wand befindet, und der dritte Planetenradsatz sich zwischen dem zweiten und vierten Planetenradsatz befindet.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 11, wobei das Getriebegehäuse ferner einen ersten Bereich umfasst, der radial innen von einem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und den ersten Planetenradsatz begrenzt ist, einen zweiten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den ersten und zweiten Planetenradsatz begrenzt ist, einen dritten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den zweiten und dritten Planetenradsatz begrenzt ist, einen vierten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den dritten und vierten Planetenradsatz begrenzt ist, einen fünften Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den vierten Planetenradsatz und die zweite Wand begrenzt ist, und einen sechsten Bereich, der radial innen von der dritten Wand und radial außen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und die zweite Wand begrenzt ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 12, wobei die erste Kupplung in zumindest einem von dem dritten, vierten und fünften Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in zumindest ei nein von dem vierten und sechsten Bereich angeordnet ist, die erste Bremse in zumindest einem von dem ersten, fünften und sechsten Bereich angeordnet ist, und die zweite Bremse in zumindest einem von dem ersten, fünften und sechsten Bereich angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 12, wobei die erste Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in dem vierten Bereich angeordnet ist, die erste Bremse in dem sechsten Bereich angeordnet ist, und die zweite Bremse in dem sechsten Bereich angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 10, der ferner einen mit der Maschinenabtriebswelle verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer zum Verringern von Schwingung in der Maschinenabtriebswelle umfasst.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 10, der ferner zumindest einen Drehmomentsensor umfasst, der mit zumindest einer von einer Maschinenabtriebswelle, der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle zum Steuern der Drehmomentübertragung gekoppelt ist.