DE102009034435B4

DE102009034435B4 - Getriebe mit im Wesentlichen identischen Zahnradsätzen zum Aufteilen von Drehmomentlasten

Info

Publication number: DE102009034435B4
Application number: DE102009034435.7A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: CN101639113B; CN101639113A; US20100023230A1; DE102009034435A1; US8116951B2

Abstract

Getriebe, umfassend: ein Eingangselement und ein Ausgangselement; eine erste und eine zweite Zwischenwelle; zwei Zahnradsätze, die Zahnräder aufweisen, die konzentrisch mit der ersten bzw. zweiten Zwischenwelle sind und zur Rotation mit diesen selektiv verbindbar sind; Ausgangszahnräder, die konzentrisch und rotierbar mit dem Ausgangselement sind und mit den Zahnradsätzen kämmen; eine erste und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die jeweils betreibbar sind, um Drehmoment von dem Eingangselement auf die erste Zwischenwelle bzw. die zweite Zwischenwelle zu übertragen; Drehmomentübertragungsmechanismen, die konzentrisch mit den jeweiligen Zwischenwellen montiert und mit diesen drehbar sind und zum selektiven Eingriff mit den Zahnrädern der Zahnradsätze betreibbar sind, um die eingerückten Zahnräder zur gemeinsamen Rotation mit den jeweiligen Zwischenwellen zu verbinden; und einen Controller, der funktional mit den Drehmomentübertragungsmechanismen und mit zumindest einer der Drehmomentübertragungseinrichtungen verbunden ist; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen und die zumindest eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen in Ansprechen auf den Controller selektiv in unterschiedlichen Kombinationen in Eingriff bringbar sind, um zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unterschiedliche Gänge herzustellen, die zumindest einen Gang umfassen, der zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unter Verwendung von einer der Zwischenwellen zum Transportieren von Drehmoment hergestellt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnradsätze im Wesentlichen identisch sind, indem einander entsprechende Zahnräder der beiden Zahnradsätze jeweils den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl aufweisen; und die beiden Drehmomentübertragungsmechanismen und die beiden Drehmomentübertragungseinrichtungen derart Eingriff stehen, dass während des zumindest einen Ganges Drehmoment von sowohl der ersten als auch der zweiten Zwischenwelle im Wesentlichen gleichermaßen getragen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der US 2004/0 224 811 A1 bekannt. Ferner betrifft die Erfindung ein Hybridgetriebe mit solcher einem Getriebe sowie ein Verfahren zum Steuern des Getriebes.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kraftfahrzeuge umfassen einen Antriebsstrang, der aus einer Maschine, einem Mehrganggetriebe und einem Differential oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass die Maschine ihren Drehzahlbereich mehrmals durchlaufen kann. Die Anzahl von Vorwärtsgängen, die in dem Getriebe verfügbar ist, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehzahlbereich der Maschine wiederholt durchlaufen werden kann. Frühe Planetengetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den Gesamtdrehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher eine relativ große Maschine, die Drehmoment über einen breiten Drehzahlbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass die Maschine während der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit der höchsten Wirtschaftlichkeit war. Daher wurden teurere Vorgelegewellengetriebe mit drei oder vier Gängen beliebter.
Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des Planetengetriebes bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Gangwechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.
Es wird eine Vielfalt von unterschiedlichen Getriebetypen dazu verwendet, mehrere Gänge vorzusehen, die Handschaltgetriebe, automatisierte Handschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und Planetengetriebe umfassen. Beispielsweise benutzt ein typisches Mehrgang-Doppelkupplungsgetriebe eine Kombination aus zwei Reibkupplungen und mehreren Klauenkupplungen/Synchroneinrichtungen, um Schaltvorgänge mit ”anstehender Leistung” oder dynamische Schaltvorgänge zu erreichen, indem zwischen einer Reibkupplung und der anderen abgewechselt wird, wobei die Synchroneinrichtungen für das herankommende Verhältnis ”vorgewählt” werden, bevor der dynamische Schaltvorgang tatsächlich vorgenommen wird. Dieses Konzept verwendet typischerweise Zwischenwellenzahnräder mit einem unterschiedlichen, dedizierten Zahnradpaar, um jeden Vorwärtsgang zu erreichen (mit der Ausnahme von manchen Getrieben, die in der Lage sind, ein direktes Antriebsverhältnis in einer Hinterradantriebsanwendung mit vorne befindlicher Maschine zu erreichen). Das für eine spezifische Anwendung benutzte Getriebe kann von vielen Faktoren abhängen, wie etwa einer Minimierung von erforderlichen Komponenten, Bauraumbeschränkungen, eine Übersetzungsverhältnisabdeckung und Drehmomentanforderungen zum Anfahren.
Doppelkupplungsgetriebe (DCT von Dual-Clutch Transmissions) sind funktional zwei Getriebe vom manuellen Typ, die parallel arbeiten. DCT schalten typischerweise in einem abwechselnden Muster, so dass ein Modul Drehmoment transportiert, während das andere den nächsten Gang vorwählt. Auf diese Weise können DCT zu jeder Zeit Drehmoment ohne Unterbrechung übertragen. Jedoch umfassen sie die Komplexität, Masse und das Volumen von zwei Getriebemodulen, von denen eines zu einer beliebigen gegebenen Zeit unbenutzt ist. Da darüber hinaus DCT in einem abwechselnden Muster schalten, ist beinahe die Hälfte der Übersetzungsverhältnisse für die Auswahl zu einem gegebenen Moment nicht verfügbar. Das heißt beispielsweise, dass ein herkömmliches DCT nicht ohne Drehmomentunterbrechung von seinem sechsten Gang direkt in seinen zweiten oder vierten Gang schalten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ähnlich wie ein Doppeleingangskupplungsgetriebe ausgestaltet ist, aber mit im Wesentlichen identischen Zahnradsätzen an zwei Zwischenwellen, so dass beide Module (d. h. beide Zwischenwellen und daran montierte Zahnradsätze) gleichzeitig verwendet werden können, um eine Drehmomentlast in einen gegebenen Betriebsmodus/Gang zu transportieren und somit die Komplexität, das Volumen und die Masse des Getriebes zu verringern. Da eine Drehmomentbelastung aufgeteilt wird, erfüllen kleinere (und daher leichtere) Zwischenwellen Haltbarkeitsanforderungen. Da eine Zahl von identischen Komponenten enthalten ist, können die Herstellungskosten verringert werden.
Das Getriebe umfasst ein Eingangselement und ein Ausgangselement. Eine erste und eine zweite Zwischenwelle weisen im Wesentlichen identische Zahnradsätze auf, die jeweils konzentrisch mit der ersten bzw. zweiten Zwischenwelle sind und selektiv mit diesen zur Rotation verbindbar sind. Ausgangszahnräder sind konzentrisch und drehbar mit dem Ausgangselement und kämmen mit den im Wesentlichen identischen Zahnradsätzen. Eine erste und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (z. B. Plattenkupplungen, oder eine Plattenkupplung und eine Einweg-Freilaufkupplung) sind betreibbar, um Drehmoment von dem Eingangselement auf die erste Zwischenwelle bzw. die zweite Zwischenwelle zu übertragen. Drehmomentübertragungsmechanismen sind konzentrisch mit und drehbar um und selektiv einrückbar mit den Zahnrädern, die auf den Zwischenwellen montiert sind. Ein Controller ist funktional mit den Drehmomentübertragungsmechanismen und mit zumindest einer der Drehmomentübertragungseinrichtungen verbunden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen und die Drehmomentübertragungseinrichtung(en), die mit dem Controller verbunden sind, sind selektiv in Ansprechen auf den Controller in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar, um unterschiedliche Gänge zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen, die zumindest einen Gang umfassen, der zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unter Verwendung der Zwischenwellen hergestellt werden kann, um Drehmoment zu transportieren.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen und die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind derart eingerückt, dass während eines solchen Ganges Drehmoment gleichermaßen auf sowohl die erste als auch die zweite Zwischenwelle übertragen wird. Lasten werden während der Schaltvorgänge momentan verdoppelt, wenn das Ausgangsdrehmoment aufrecht erhalten wird, da eine der Zwischenwellen während eines Schaltvorgangs das gesamte Drehmoment tragen muss; jedoch nehmen Schaltereignisse weit weniger der Getriebebetriebszeit als ein Lastteilungsbetrieb ein, und die Zwischenwellen können daher primär auf der Basis des Lastteilungsbetriebes auf Haltbarkeit ausgelegt sein. Somit kann jede Zwischenwelle viel kleiner und leichter als eine Zwischenwelle in einem Getriebe ohne identische Zwischenwellenzahnradsätze sein, bei dem kein Aufteilen der Drehmomentlasten erfolgt. Belastungen der Lager, die dazu verwendet werden, die verschiedenen Komponenten abzustützen, sind ähnlich reduziert; somit können kleinere und leichtere Lager verwendet werden.
Weil im Wesentlichen identische Zahnradsätze auf jeder der Zwischenwellen verwendet werden, kann das Getriebe mit Überspringen geschaltet werden, d. h. zwischen zwei nicht aufeinander folgenden Gängen geschaltet werden, da alle Gänge unter Verwendung einer oder beider Zwischenwellen und eines oder beider im Wesentlichen identischen Zahnradsätze verfügbar sind, um Drehmomentlasten zu transportieren. Dies kann zulassen, dass das Getriebe mit weniger Gängen in breiteren Stufen als ein herkömmliches DCT konstruiert sein kann, weil beispielsweise ein Herunterschalten von dem fünften Gang direkt in den dritten oder vierten Gang ohne Drehmomentunterbrechung vorgenommen werden kann, und der zweite Gang muss nicht nahe genug bei dem fünften Gang liegen, um als die einzige Alternative zu dem vierten Gang dienen zu können.
Die Drehmomentübertragungseinrichtungen können Kupplungen vom Plattentyp sein. Alternativ können eine Kupplung vom Plattentyp und eine mechanische Einweg-Kupplung (d. h. ein Freiläufer, der Drehmoment in einer Richtung transportiert und in der entgegengesetzten Richtung frei läuft) verwendet werden. Diese alternative Konstruktion lässt zu, dass das Getriebe derart aufgebaut sein kann, dass es ohne Leistungsunterbrechung aus jedem Gang in jeden anderen Gang schalten kann, während es nur das Volumen, die Masse und die Kosten einer Kupplung vom Plattentyp besitzt.
In manchen Ausführungsformen kann das Getriebe einen Motor/Generator aufweisen, der zur Abgabe von Drehmoment oder zur Aufnahme von Drehmoment von einer der Zwischenwellen verbunden ist, oder kann Motoren/Generatoren aufweisen, die mit beiden Zwischenwellen verbunden sind. In jeder von derartigen Ausführungsformen ist das Getriebe als ein hybrides elektromechanisches Getriebe betreibbar, und es kann einen rein mechanischen Betriebsmodus (in welchem der/die Motor(en)/Generator(en) aus ist/sind), einen rein elektrischen Betriebsmodus (in welchem eine Leistungsquelle, die mit dem Eingangselement, wie etwa einer Brennkraftmaschine, verbunden ist, aus ist, und der/die Motor(en)/Generator(en) Drehmoment liefert/liefern) und hybride Betriebsmodi (in welchen sowohl die Maschine als auch der/die Motor(en)/Generator(en) Drehmoment an die jeweilige(n) Zwischenwelle(n) liefern). Mit (einem) Motor(en)/-Generator(en) müssen keine Synchroneinrichtungen auf den Zwischenwellen, weder getrennt von noch einstückig mit den Drehmomentübertragungsmechanismen, vorgesehen sein, da der/die Motor(en)/Generator(en) dazu verwendet werden können, die Drehzahl der Zwischenwelle(n) vor dem Ineingriffbringen eines Drehmomentübertragungsmechanismus einzustellen. Dementsprechend kann/können der Motor(en)/Generator(en) dazu verwendet werden, die Maschine neu zu starten, um von einem rein elektrischen in einen hybriden Betriebsmodus überzugehen.
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 einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine erste Ausführungsform eines Getriebes mit Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtungen vom Plattentyp und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst;
2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine zweite Ausführungsform eines Getriebes mit Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtungen vom Plattentyp, einem Motor/Generator und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst;
3 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine dritte Ausführungsform eines Getriebes mit Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtungen vom Plattentyp, zwei Motoren/Generatoren und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst;
4 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine vierte Ausführungsform eines Getriebes mit einer Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtung vom Plattentyp, einer mechanischen Einweg-Freilauf-Eingangskupplung und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst;
5 ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine fünfte Ausführungsform eines Getriebes mit einer Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtung vom Plattentyp, einer mechanischen Einweg-Freilauf-Eingangskupplung, einem Motor/Generator und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst;
6 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine sechste Ausführungsform eines Getriebes mit einer Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtung vom Plattentyp, einer mechanischen Einweg-Freilauf-Eingangskupplung, einem Motor/Generator und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst; und
7 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Antriebsstrangs, der eine sechste Ausführungsform eines Getriebes mit einer Eingangsdrehmomentübertragungseinrichtung vom Plattentyp, einer mechanischen Einweg-Freilauf-Eingangskupplung, zwei Motoren/Generatoren und im Wesentlichen identischen Zwischenwellenzahnradsätzen umfasst.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 einen Antriebsstrang 10, der eine Maschine 12 (mit ”E” bezeichnet) umfasst, die funktional mit einem Getriebe 14 verbunden ist, um einen Achsantrieb 16 (mit ”FD” bezeichnet) eines Fahrzeugs mit Leistung zu beaufschlagen. Ein Ausgangselement der Maschine 12 ist antriebstechnisch mit einem Eingangselement 17 des Getriebes 14 verbunden. Ein Dämpfungsmechanismus 18 absorbiert Vibration von der Maschine 12, die auf das Eingangselement 17 einwirkt. Das Getriebe 14 weist zwei Zwischenwellen in der Form einer ersten Zwischenwelle 20 und einer zweiten Zwischenwelle 22 auf, die beide parallel zu dem Eingangselement 17 und einem Ausgangselement 24 beabstandet sind und dazu dienen, Drehmomentlasten zu tragen, um Drehmoment von dem Eingangselement 17 auf das Ausgangselement 24 und schließlich auf den Achsantrieb 16, der mit dem Ausgangselement 24 verbunden ist, zu übertragen, wie es nachstehend beschrieben ist.
Ein Eingangszahnradsatz, der auch als ein Kopfzahnradsatz bezeichnet wird, umfasst koplanare Zahnräder 26, 28 und 30. Zahnrad 26 ist zur Rotation mit dem Eingangselement 17 verbunden und kämmt mit beiden Zahnrädern 28 und 30. Zahnrad 28 ist zur Rotation mit einer Verteilerwelle 32 verbunden. Zahnrad 30 ist zur Rotation mit einer Verteilerwelle 34 verbunden. Die Zahnräder 28 und 30 sind im Wesentlichen darin identisch, dass sie den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl aufweisen. Dementsprechend ist das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 32 zu Zahnrad 26 gleich wie das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 30 zu Zahnrad 26.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung in der Form einer Reibplattenkupplung 36 ist selektiv einrückbar, um Drehmoment von der Verteilerwelle 32 auf die Zwischenwelle 20 zu übertragen. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung in der Form einer Reibplattenkupplung 38 ist selektiv einrückbar, um Drehmoment von der Verteilerwelle 34 auf die Zwischenwelle 22 zu übertragen. Die Reibplattenkupplungen 36, 38 sind in Ansprechen auf Hydraulikdruck in Eingriff bringbar, der über ein Hydrauliksystem 40 (mit ”HS” bezeichnet) unter der Steuerung eines elektronischen Controllers 42 (mit ”C” bezeichnet) abgegeben wird.
Wälzelementlager 43 (nur eines ist in 1 beziffert, aber zwölf sind gezeigt) lagern das Eingangselement 17, das Ausgangselement 24, die Verteilerwellen 32 und 34 und die Zwischenwellen 20, 22. Jedes Wälzelementlager 43 weist einen inneren Laufring 41 auf, der relativ zu einem äußeren Laufring 45 drehbar ist, der an einem feststehenden Element 47, wie etwa einem Kasten des Getriebes 14, befestigt ist.
Ein erster Zwischenwellenzahnradsatz umfasst Zahnräder 44, 46, 48 und 50, die jeweils zur konzentrischen Rotation um die Zwischenwelle 20 gelagert sind und selektiv zur gemeinsamen Rotation damit einrückbar sind, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein zweiter Zwischenwellenzahnradsatz umfasst Zahnräder 52, 54, 56 und 58, die jeweils zur konzentrischen Rotation um die Zwischenwelle 22 gelagert und selektiv zur gemeinsamen Rotation damit einrückbar sind, wie es nachstehend beschrieben ist. Der erste und zweite Zwischenwellenzahnradsatz kämmen mit einem Ausgangszahnradsatz, der Zahnräder 60, 62, 64 und 66 umfasst, die jeweils zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 24 verbunden sind. Die Zahnräder des ersten Zwischenwellenzahnradsatzes sind im Wesentlichen identisch mit den Zahnrädern des zweiten Zwischenwellenzahnradsatzes, indem Zahnrad 50 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl wie Zahnrad 58 aufweist, Zahnrad 48 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl wie Zahnrad 56 aufweist, Zahnrad 46 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl wie Zahnrad 54 aufweist und Zahnrad 44 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl wie Zahnrad 52 aufweist. Somit ist das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 50 zu Zahnrad 66 (ein erstes Übersetzungsverhältnis, das einen ersten Gang von dem Eingangselement 17 zu dem Ausgangselement 24 herstellt) gleich wie das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 58 zu Zahnrad 66, das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 48 zu Zahnrad 64 (ein zweites Übersetzungsverhältnis, das einen zweiten Gang von dem Eingangselement 17 zu dem Ausgangselement 24 herstellt) ist gleich wie das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 56 zu Zahnrad 66, das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 46 zu Zahnrad 62 (ein drittes Übersetzungsverhältnis, das einen dritten Gang von dem Eingangselement 17 zu dem Ausgangselement 24 herstellt) ist gleich wie das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 54 zu Zahnrad 62, und das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 44 zu Zahnrad 60 (ein viertes Übersetzungsverhältnis, das einen vierten Gang von dem Eingangselement 17 zu dem Ausgangselement 24 herstellt) ist gleich wie das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 52 zu Zahnrad 60. Es ist aus 1 ersichtlich, dass der Zahlenwert der Übersetzungsverhältnisse in der Reihenfolge vom dem ersten Übersetzungsverhältnis zu dem vierten Übersetzungsverhältnis zunimmt, da das Zahnrad 50 das kleinste von dem ersten Zwischenwellenzahnradsatz ist und das Zahnrad 44 das größte von dem ersten Zwischenwellenzahnradsatz ist. Gleichermaßen nimmt der Zahlenwert der entsprechenden Gänge oder Drehzahlverhältnisse von dem Eingangselement 17 zu dem Ausgangselement 24 ab.
Drehmomentübertragungsmechanismen 70, 72 in der Form von Klauenkupplungen sind an der Zwischenwelle 20 zur gemeinsamen Rotation damit kerbverzahnt und axial mit Bezug auf die Zwischenwelle 20 in Ansprechen auf den Controller 42 und das Hydrauliksystem 40 bewegbar, um die verschiedenen Zahnräder 40, 46, 48 und 50 selektiv einzurücken. Genauer ist der Drehmomentübertragungsmechanismus 70 in Richtung des Zahnrades 50 bewegbar, bis Klauenzähne (nicht gezeigt) den Drehmomentübertragungsmechanismus 70 mit dem Zahnrad 50 in Eingriff bringen, um das Zahnrad 50 zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 20 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 mit dem ersten Übersetzungsverhältnis zugelassen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 70 ist in Richtung des Zahnrades 48 bewegbar, um mit dem Zahnrad 48 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 20 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 mit dem zweiten Übersetzungsverhältnis ermöglicht wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 72 ist in Richtung des Zahnrads 46 bewegbar, um mit dem Zahnrad 46 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 20 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 mit dem dritten Übersetzungsverhältnis ermöglicht wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 72 ist in Richtung des Zahnrads 44 bewegbar, um mit dem Zahnrad 44 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 20 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 mit dem vierten Übersetzungsverhältnis ermöglicht wird.
Ähnlich sind Drehmomentübertragungsmechanismen 74, 76 in der Form von Klauenkupplungen an der Zwischenwelle 22 zur gemeinsamen Rotation damit kerbverzahnt und axial mit Bezug auf die Zwischenwelle 22 in Ansprechen auf den Controller 42 und das Hydrauliksystem 40 bewegbar, um die verschiedenen Zahnräder 52, 54, 56 und 58 selektiv mit der Zwischenwelle 22 in Eingriff zu bringen. Genauer ist der Drehmomentübertragungsmechanismus 74 in Richtung des Zahnrades 58 bewegbar, bis Klauenzähne (nicht gezeigt) den Drehmomentübertragungsmechanismus 74 mit dem Zahnrad 58 in Eingriff bringen, um das Zahnrad 58 zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 22 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 22 auf das Ausgangselement 24 mit dem ersten Übersetzungsverhältnis zugelassen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 74 ist in Richtung des Zahnrades 56 bewegbar, um mit dem Zahnrad 56 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 22 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 22 auf das Ausgangselement 24 mit dem zweiten Übersetzungsverhältnis zugelassen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 76 ist in Richtung des Zahnrades 54 bewegbar, um mit dem Zahnrad 54 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 22 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 22 auf das Ausgangselement 24 mit dem dritten Übersetzungsverhältnis zugelassen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 76 ist in Richtung des Zahnrades 52 bewegbar, um mit dem Zahnrad 52 in Eingriff zu gelangen und es zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle 22 zu verbinden, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle 22 auf das Ausgangselement 24 mit dem vierten Übersetzungsverhältnis zugelassen wird.
Da die Übersetzungsverhältnisse für die entsprechenden (d. h. koplanaren) Zahnräder der Zwischenwellenzahnradsätze gleich sind, kann ein gewünschtes Drehzahlverhältnis bzw. ein gewünschter Gang zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 erreicht werden, indem beide Eingangsplattenkupplungen 36, 38 und irgendeine der Klauenkupplungen 70, 72 auf der Zwischenwelle 20 zusammen mit einer entsprechenden der Klauenkupplungen 74, 76 auf der Zwischenwelle 22 in Eingriff gebracht werden, um entsprechende Zahnräder (d. h. koplanare, im Wesentlichen identische Zahnräder) zur Rotation mit den Zwischenwellen 20, 22 einzurücken. Wenn sie auf diese Weise eingerückt sind, werden im Wesentlichen gleiche Drehmomentlasten von jeder der Zwischenwellen 20, 22 getragen. Um das erste und niedrigste Drehzahlverhältnis bzw. den ersten und niedrigsten Gang zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 herzustellen, können die Plattenkupplungen 36 und 38 zusammen mit den Klauenkupplungen 70 und 74 in Eingriff gebracht werden, wobei die Klauenkupplungen 70 und 74 gesteuert werden, um jeweils mit Zahnrädern 50 bzw. 58 in Eingriff zu gelangen. Ein zweites Drehzahlverhältnis, dessen Zahlenwert gegenüber dem ersten Drehzahlverhältnis wesentlich niedriger ist, wird hergestellt, wenn die Plattenkupplungen 36 und 38 in Eingriff gebracht werden und die Klauenkupplungen 70 und 74 gesteuert werden, um jeweils mit Zahnrädern 48 bzw. 56 in Eingriff zu gelangen. Ein drittes Drehzahlverhältnis, dessen Zahlenwert gegenüber dem zweiten Drehzahlverhältnis wesentlich niedriger ist, wird hergestellt, wenn die Plattenkupplungen 36 und 38 in Eingriff gebracht werden und die Klauenkupplungen 72 und 76 gesteuert werden, um jeweils mit Zahnrädern 46 bzw. 54 in Eingriff zu gelangen. Ein viertes Drehzahlverhältnis wird hergestellt, wenn die Plattenkupplungen 36 und 38 in Eingriff gebracht werden und die Klauenkupplungen 72 und 76 gesteuert werden, um jeweils mit Zahnrädern 44 bzw. 52 in Eingriff zu gelangen. Fachleute werden auf der Basis der relativen Größen der in 1 gezeigten Zahnräder feststellen, dass der Zahlenwert der Drehzahlverhältnisse bzw. Gänge in der oben beschriebenen Reihenfolge abnimmt.
Während eines jeden von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Gang, der wie oben beschrieben hergestellt ist, werden von der ersten und der zweiten Zwischenwelle 20, 22 im Wesentlichen gleiche Drehmomentlasten getragen, d. h. die Drehmomentlast zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 auf jeder Zwischenwelle 20, 22 beträgt die Hälfte von der, die sie wäre, wenn nur eine der Zwischenwellen 20, 22 Drehmoment zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 bei dem gegebenen Gang transportieren würde. Nur eine der Zwischenwellen 20, 22 transportiert während eines Schaltereignisses, um von einem der Gänge zu einem anderen der Gänge umzuschalten, Drehmoment. Ein derartiges Schalten wird bewerkstelligt, indem eine der Plattenkupplungen 36, 38 gelöst (d. h. außer Eingriff gebracht) wird und die in Eingriff stehende Klauenkupplung auf der Zwischenwelle 20 oder 22, die koaxial mit der gelösten Plattenkupplung 36 oder 38 ist, gelöst wird. Eine andere der Klauenkupplungen auf der Zwischenwelle 20 oder 22, die nicht Drehmoment transportiert, wird anschließend mit einem der Zahnräder des Zahnradsatzes in Eingriff gebracht. Die Plattenkupplung 36 oder 38, die koaxial mit der Zwischenwelle 20 oder 22 ist, die Drehmoment transportiert, wird anschließend außer Eingriff gebracht, während die andere Plattenkupplung in Eingriff gebracht wird, so dass eine Drehzahlverhältnisänderung bzw. ein Gangwechsel bewerkstelligt wird. Die entsprechende Klauenkupplung auf der Zwischenwelle, die nun kein Drehmoment transportiert, kann daraufhin mit einem festgelegten Zahnrad in Eingriff gebracht werden, wobei jede zuvor in Eingriff stehende Klauenkupplung auf dieser Zwischenwelle gelöst wird. Die andere Plattenkupplung 36 oder 38 wird dann in Eingriff gebracht, so dass beide Zwischenwellen 20, 22 die Drehmomentlast in dem neu hergestellten Gang tragen. Wenn alternativ eine schnelle Beschleunigung erwünscht ist, kann eine Klauenkupplung auf der Zwischenwelle, die kein Drehmoment trägt, in Eingriff gebracht werden, um einen höheren Gang vorzuwählen, und die Plattenkupplung 36 oder 38 auf dieser Zwischenwelle, kann dann in Eingriff gebracht werden, wobei die Plattenkupplung auf der Zwischenwelle, die das gesamte Drehmoment in dem neu hergestellten Drehzahlverhältnis transportiert hat, gleichzeitig außer Eingriff gebracht wird. Die Klauenkupplung auf der Zwischenwelle, die nun Drehmoment transportiert, kann dann den gleichen höheren Gang wählen, und die außer Eingriff stehende Plattenkupplung kann anschließend in Eingriff gebracht werden.
Um beispielsweise den Achsantrieb 16 aus einem Stillstand heraus anzutreiben, wird die Klauenkupplung 70 mit dem Zahnrad 50 in Eingriff gebracht und die Klauenkupplung 74 wird mit dem Zahnrad 58 in Eingriff gebracht. Die Maschine 12 wird gestartet, und die Plattenkupplungen 36 und 38 werden in Eingriff gebracht, wobei Kupplungsdrücke wie notwendig eingestellt werden, um eine Drehmomentübertragung über beide Eingangswellen 20, 22 von dem Eingangselement 17 auf das Ausgangselement 24 mit dem ersten Gang herzustellen. Um von dem ersten Gang, in dem beide Zwischenwellen 20, 22 die Drehmomentlast gleichermaßen tragen, zu dem zweiten Gang umzuschalten, in welchem beide Zwischenwellen 20, 22 ebenfalls eine gleiche Drehmomentbelastung tragen, wird die Plattenkupplung 36 gelöst, so dass die gesamte Drehmomentlast zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 zeitweilig von der Zwischenwelle 22 transportiert wird. Die Klauenkupplung 70 wird anschließend von dem Zahnrad 50 weg in Richtung und in Eingriff mit dem Zahnrad 48 verschoben. Die Plattenkupplung 36 wird daraufhin in Eingriff gebracht, wenn die Plattenkupplung 38 außer Eingriff gebracht wird. Zeitweilig wird die gesamte Drehmomentlast von der Zwischenwelle 20 in dem zweiten Gang transportiert. Jedoch kann die Klauenkupplung 74 nun aus dem Eingriff mit dem Zahnrad 58 und in den Eingriff mit dem Zahnrad 56 bewegt werden. Die Plattenkupplung 38 kann nun ebenso in Eingriff gebracht werden, so dass die Drehmomentlast des zweiten Ganges gleichermaßen zwischen den Zwischenwellen 20, 22 aufgeteilt wird. Wenn, wie es oben besprochen wurde, ein alternatives Schalten für eine schnelle Beschleunigung erwünscht ist, kann die Klauenkupplung 76 in Eingriff mit dem Zahnrad 54 bewegt werden, anstatt dass die Klauenkupplung 74 in Eingriff mit dem Zahnrad 56 bewegt wird, und die Plattenkupplung 38 kann dann in Eingriff gebracht werden, während die Plattenkupplung 36 außer Eingriff gebracht wird, so dass die Drehmomentlast des dritten Gangs von der Zwischenwelle 22 und den Zahnrädern und Lagern darauf transportiert wird. Die Klauenkupplung 72 kann daraufhin mit dem Zahnrad 46 in Eingriff gebracht werden, und die Plattenkupplung 36 in Eingriff gebracht werden, so dass die Drehmomentlast des dritten Ganges gleichermaßen über die zwei Zwischenwellen 20, 22 und die Zahnräder und Lager darauf verteilt wird.
Wenn der Controller 42 feststellt, dass das Drehmoment, das von jeder der Zwischenwellen 20, 22 getragen wird, im Wesentlichen nicht gleich ist (d. h. nicht in einem vorbestimmten prozentualen Differenzbereich liegt), werden dann der Controller 42 und das Hydrauliksystem 40 dazu verwendet, den Kupplungsdruck an den Eingangskupplungen 36, 38 wie notwendig zu modifizieren, um eine gleiche Drehmomentbelastung an den Zwischenwellen 20, 22 einzustellen und aufrecht zu erhalten.
Reduzierte Komponentengröße
Wie es Fachleuten auf dem Gebiet allgemein bekannt ist, wird der Verschleiß an Rollelementen (w), wie etwa Zahnrädern und Wälzelementlagern, und daher deren Größe, durch das Produkt aus der Drehmomentlast (t), potenziert im Allgemeinen mit 3,0 bis 3,3, und der Zahl von Lastspielen (N) berechnet, so dass die Zahl von Umdrehungen unter dieser Last beträgt: w = t^3,3·N.
Deshalb würde die empfehlenswerte Größe von Rollelementen, um Haltbarkeitsanforderungen zu erfüllen, zunächst anscheinend wegen des Exponenten in der obigen Formel von der maximalen Drehmomentlast dominiert sein. Wenn jedoch die Spitzenlasten für eine relativ geringere Zahl von Spielen auftritt, kann dann der Verschleiß (w) stärker von niedrigeren Drehmomentlasten während längerer Läufe abhängen (d. h. eine größere Zahl von Lastspielen (N) bei der niedrigeren Drehmomentbelastung).
Wenn somit Ausgangsdrehmoment während eines Schaltvorgangs aufrecht erhalten wird, muss eine der Zwischenwellen 20, 22 das gesamte Drehmoment abgeben, so dass eine Belastung an dieser Zwischenwelle momentan verdoppelt ist. Jedoch sind Schaltvorgänge kurz, so dass die Haltbarkeitsanforderungen für Elemente mit Rollkontaktbelastung der Getriebekonstruktion von einem Lastteilungsvorgang dominiert werden. Somit kann jede Zwischenwelle 20, 22 wesentlich kleiner und leichter sein als bei einem Getriebe, das nur eine einzige Zwischenwelle zum Transportieren von Drehmomentlasten zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 bietet. Das heißt, wenn eine Drehmomentlast während einer Lastteilung einen Wert von 1,0 aufweist, beträgt der Verschleiß (ein Wert, der mit der Größe korreliert ist) 1^3,3 = 1,0 pro Spiel (Zyklus), und eine Drehmomentlast auf der Zwischenwelle während des Schaltereignisses beträgt 2,0, und der Verschleiß beträgt 2^3,3 = 9,85 pro Spiel (Zyklus). Wenn Schaltereignisse weniger als etwa 10% der Zahl von Spielen oder der Laufzeit einnehmen, bewirkt dann der kontinuierliche Betrieb (Lastteilung) einen Großteil des kumulativen Rollkontaktverschleißes. Wenn tatsächlich Schaltereignisse nur ein Prozent der Laufzeit einnehmen, dann können auf der Basis von Rollkontaktverschleiß die Größen von Zahnrädern und Lager auf jeder von zwei Zwischenwellen grob 60% der Größe einer einzigen Zwischenwelle betragen, die notwendig ist, um die gleiche Belastung zu tragen. In diesem Fall würden die ”Kosten” eines vollen Schaltens mit Überspringen und andere Vorteile dieses Getriebetyps gegenüber einem herkömmlichen DCT mit der gleichen Zahl von Gängen grob 20% betragen, d. h. zwei zusätzliche Zwischenwellenzahnräder auf jeder Zwischenwelle für eine Summe von acht Zahnrädern auf den Zwischenwellen anstelle von vier Zahnrädern, wobei jedes zusätzliche Zahnrad 60% der Größe eines einzelnen Zahnrades aufweist.
Lasten auf Lagern 43 werden im Vergleich mit einer Konstruktion mit einer einzigen Zwischenwelle verringert, indem die zwei Zwischenwellen 20, 22 auf entgegengesetzten Seiten des Eingangselements 17 und des Ausgangselements 24 verteilt sind. Der Kupplungsdruck kann dazu verwendet werden, das Aufteilen der Lasten auf die zwei Zwischenwellen 20, 22 zu steuern. Wenn somit Sensoren, die funktional mit den Zwischenwellen 20, 22 verbunden sind, angeben, dass eine Differenz der Drehmomentlasten, die von den Zwischenwellen 20, 22 getragen werden, größer als ein vorbestimmter Betrag ist, kann dann der Controller 42 den Druck auf die Kupplungen 36, 38 einstellen, um die Drehmomentlast gleichermaßen umzuverteilen. Alternativ kann der Druck der zwei Plattenkupplungen 36, 38 in dieser besonderen Ausführungsform einfach auf einem Niveau gehalten werden, das nur geringfügig über dem liegt, was erforderlich ist, um zu verhindern, dass diese aufgrund der gegebenen Maschinenlast gleichzeitig schlupfen, was zu einer Lastteilung zwischen den zwei Plattenkupplungen 36, 38 und daher den Zwischenwellen 20, 22 und ihren Komponenten führen wird.
Somit können mit dem Getriebe 14 zusätzlich dazu, dass die Zwischenwellen 20, 22 und die Zwischenwellenzahnradsätze (Zahnräder 44, 46, 48, 50 und Zahnräder 52, 54, 56, 58) im Wesentlichen identisch sind, auch die Reibplattenkupplungen 36, 38, die Verteilerwellen 32, 34 und die Lager 43 identisch sein, um Wirtschaftlichkeit im Verkaufsmaßstab zu realisieren und bei der Montage eine Austauschbarkeit zu ermöglichen.
Schalten mit Überspringen
Ein anderer Vorteil des Getriebes 14 ist, dass jeder Gang im Anschluss an jeden anderen Gang gewählt werden kann (d. h. jeder Gang kann im Anschluss an jeden anderen Gang gewählt werden). Da alle Gänge unter Verwendung einer (oder beider) der Zwischenwellen 20, 22 zum Transportieren von Drehmoment verfügbar sind, kann ein Schalten beispielsweise von dem ersten Gang in den dritten Gang vorgenommen werden. Schaltvorgänge sind nicht auf einen Schaltvorgang zwischen einem Gang, der durch ein Zahnrad auf einer der Zwischenwellen hergestellt wird, und einem Gang, der durch ein Zahnrad auf der anderen Zwischenwelle hergestellt wird, beschränkt, da alle Gänge unter Verwendung von Zahnrädern auf einer der Zwischenwellen 20, 22 hergestellt werden können. Anders als ein typisches Vorgelegewellengetriebe mit Doppeleingangskupplung müssen die Gänge nicht den Zwischenwellen in einer Anordnung von Ungerade-Gerade zugeordnet sein (d. h. wobei alle ungeraden Gänge (erster Gang, dritter Gang usw.) durch Zahnräder auf einer Vorgelegewelle hergestellt werden, und alle geraden Gänge (zweiter Gang, vierter Gang usw.) durch Zahnräder auf der anderen Vorgelegewelle hergestellt werden.
Als ein Beispiel kann das Getriebe 14 über den Controller 42 durch ein Hydrauliksystem 40, um von dem ersten Gang in den zweiten Gang zu schalten, wie folgt gesteuert werden: unter der Annahme, dass der erste Gang in einem Lastteilungsmodus ist, wobei beide Zwischenwellen 20, 22 Drehmoment transportieren und die Klauenkupplungen 70, 74 jeweils mit Zahnrädern 50, 58 in Eingriff stehen, wird zunächst die Eingangskupplung 38 gelöst, so dass das gesamte Drehmoment, noch in dem ersten Gang, durch die Zwischenwelle 20 transportiert wird. (Alternativ kann die Eingangskupplung 36 gelöst werden, wobei das gesamte Drehmoment dann durch die Zwischenwelle 22 transportiert wird.) Wenn die Zwischenwelle 22 kein Drehmoment transportiert, kann die Klauenkupplung 74 außer Eingriff gebracht und die Klauenkupplung 76 mit dem Zahnrad 54 in Eingriff gebracht werden (wobei die Einrückung des Zahnrades 56 übersprungen wird). Die Eingangskupplung 36 kann anschließend gelöst werden, während die Eingangskupplung 38 in Eingriff gebracht wird, um Drehmoment auf die Zwischenwelle 22 zu übertragen, wobei der dritte Gang hergestellt wird. Daraufhin kann die Klauenkupplung 70 gelöst werden und die Klauenkupplung 72 mit dem Zahnrad 46 in Eingriff gebracht werden. Anschließend kann die Eingangskupplung 36 in Eingriff gebracht werden und die Eingangskupplung 38 schlupfen gelassen werden, um Drehmoment auf die Zwischenwelle 20 zu übertragen, so dass sich beide Zwischenwellen 20, 22 ein im Wesentlichen identisches Drehmoment teilen und den dritten Gang herstellen. Ähnliche Schaltvorgänge mit Überspringen können entweder zum Hochschalten oder zum Herunterschalten zwischen nicht aufeinander folgenden Gängen vorgenommen werden.
Zweite Ausführungsform
Zusätzliche Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung sind in den 2–7 gezeigt. Die zusätzlichen Ausführungsformen umfassen viele der gleichen Komponenten wie des Antriebsstrangs 10 von 1. Komponenten, die überall in den unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen haben, fungieren und arbeiten auf die gleiche Weise, wie mit Bezug auf 1 beschrieben. Mit Bezug auf 2 umfasst ein Antriebsstrang 110 ein Getriebe 114, das die gleich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 10 und das Getriebe 14 von 1 umfasst, mit dem Zusatz eines Motors/Generators 80, der einen Stator 82, der an dem feststehenden Element 47 befestigt ist, und einen Rotor 84 aufweist, der zur Rotation mit der Zwischenwelle 20 befestigt ist. Das Getriebe 114 bietet die gleichen Gänge, das gleiche Schalten mit Überspringen, und die gleichen Drehmomentlastteilungsfähigkeiten wie das Getriebe 14 auf eine ähnliche Weise. Eine elektrische Leistungsquelle 86, mit ”B” markiert, ist funktional mit dem Motor/Generator 80 verbunden, so dass der Motor/Generator 80 Leistung zu der Leistungsquelle 86 übertragen oder von dieser aufnehmen kann. Der Controller 42 ist funktional mit der elektrischen Leistungsquelle 86 verbunden, um die Verteilung von Leistung von dem Motor/Generator 80 auf die Leistungsquelle 86 oder auf den Motor/Generator 80 von der Leistungsquelle 86 über einen Stromumrichter 88 zu steuern. Die elektrische Leistungsquelle 86 kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie Brennstoffzellen, haben die Fähigkeit, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, und können anstelle von Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern.
Indem der Motor/Generator 80 an der Zwischenwelle 20 befestigt ist, kann das Getriebe 114 in einem rein elektrischen Betriebsmodus betrieben werden, in welchem die Batterie 86 dem Motor/Generator 80 Leistung zuführt, so dass er als Motor fungiert, um das Ausgangselement 24 und den Achsantrieb 16 anzutreiben. In diesem rein elektrischen Modus sind beide Eingangskupplungen 36, 38 ausgerückt und Leistung wird an das Ausgangselement 24 durch Ineingriffbringen von einer der Klauenkupplungen 70 oder 72 mit einem jeweiligen der Zahnräder 44, 46, 48 oder 50 geliefert, um Drehmoment von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 zu übertragen. Der Motor/Generator 80 kann gesteuert werden, um in einem regenerativen Bremsmodus als ein Generator zu arbeiten. Zusätzlich kann der Motor/Generator 80 gesteuert werden, um während eines Schaltvorgangs, in welchem Drehmoment auf die Zwischenwelle 20 übertragen wird, die Drehzahl der Zwischenwelle 20 einzustellen und sie auf die gleiche Drehzahl wie die der Zwischenräder 22 zu bringen.
In alternativen Ausführungsformen kann der Motor/Generator 80 mit dem Eingangselement 17, mit dem Ausgangselement 24 oder mit der Eingangswelle 22 verbunden sein.
Dritte Ausführungsform
Mit Bezug auf 3 ist eine dritte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 210 veranschaulicht, der ein Getriebe 214 aufweist. Der Antriebsstrang 210 und das Getriebe 214 umfassen die gleich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 10 und das Getriebe 14 von 1 mit dem Zusatz von zwei Motoren/Generatoren 180 und 185. Der Zusatz eines zweiten Motors/Generators 185 erlaubt dem Getriebe 214 zusätzliche Vorteile und Betriebsmodi mit Bezug auf das Getriebe 114 von 2.
Der Motor/Generator 180 weist einen Stator 182 auf, der an dem feststehenden Element 47 befestigt ist, und einen Rotor 184, der zur Rotation mit der Zwischenwelle 20 befestigt ist. Der Motor/Generator 185 weist einen Stator 189 auf, der an dem feststehenden Element 47 befestigt ist, und einen Rotor 183, der zur Rotation mit der Zwischenwelle 20 befestigt ist. Das Getriebe 214 bietet die gleichen Gänge, Schaltvorgänge mit Überspringen und Drehmomentlastteilungsfähigkeiten wie die Getriebe 14 und 114 und auf eine ähnliche Weise.
Die Motoren/Generatoren 180, 185 können von dem Controller 42 gesteuert werden, um zusammen mit der gleichen Drehzahl zu arbeiten und somit Drehmoment an das Ausgangselement 24 zu liefern und ein Fahrzeug in einem rein elektrischen Modus anzutreiben, in welchem die Eingangskupplungen 36, 38 offen sind, und die Maschine 12 kein Drehmoment hinzufügt, um dabei zu helfen, das Fahrzeug anzutreiben. Alternativ können in einem hybriden Betriebsmodus die Motoren/Generatoren 180, 185 gesteuert werden, um den Zwischenwellen 20, 22 Drehmoment hinzuzufügen, aber nicht deren Drehzahl zu verändern, wenn die Eingangskupplungen in Eingriff stehen und die Maschine 12 Drehmoment an das Getriebe 14 liefert. Für den besten Wirkungsgrad arbeiten Elektromotoren typischerweise ungefähr bei der Hälfte ihres maximalen Drehmoments. Deshalb sollte ein Motor/Generator, entweder 180 oder 185, von einer ausreichenden Größe sein, so dass er gesteuert werden kann, um Ausgangsdrehmoment kurzzeitig aufrecht zu erhalten, während die Drehmomentübertragungsmechanismen und Zahnräder an der anderen Zwischenwelle 20 oder 22 (d. h. die Zwischenwelle, die kein Drehmoment trägt und an der der Drehmoment liefernde Motor/Generator nicht montiert ist) gesteuert werden können, um Gänge zu schalten oder in eine Neutralstellung zu gehen und somit zuzulassen, dass der andere Motor/Generator 180 oder 185 die Maschine 12 starten kann, ohne das Ausgangselement 24 zu beeinflussen. Somit können beispielsweise die Motoren/Generatoren 180, 185 gesteuert werden, um einen isolierten Start der Maschine 12 aus einem rein elektrischen Betriebsmodus durchzuführen. In dem rein elektrischen Betriebsmodus stehen beide Eingangskupplungen 36, 38 nicht in Eingriff, und beide Motoren/Generatoren 180, 185 führen dem Ausgangselement 24 Drehmoment zu. Um die Maschine 12 zu starten, wird die in Eingriff stehende Klauenkupplung (74 oder 76) auf der Zwischenwelle 22 außer Eingriff gebracht, und die Eingangskupplung 38 wird in Eingriff gebracht, so dass der Motor/Generator 185 nicht länger an dem Ausgangselement 24 Drehmoment zuführt, sondern stattdessen Drehmoment an dem Eingangselement 17 zuführt, um die Maschine 12 zu starten. Während der Motor/Generator 185 gesteuert wird, um die Maschine 12 zu starten, fährt der Motor/Generator 180 fort, Drehmoment an dem Ausgangselement 24 bereitzustellen. Sobald die Maschine 12 gestartet ist und eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, wird die Eingangskupplung 36 in Eingriff gebracht, so dass sich beide Zwischenwellen eine Drehmomentbelastung zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 24 teilen.
Ein anderer Vorteil des Getriebes 214 ist, dass die Motoren/Generatoren 180, 185 dazu verwendet werden können, die Drehzahlen der Zwischenwellen 20, 22 derart einzustellen, dass sichergestellt ist, dass eine herankommende der Klauenkupplungen 70, 72, 74 und 76 gleichermaßen mit einem entsprechenden der Zwischenwellenzahnräder 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 und 58 in Eingriff gelangen kann, ohne irgendwelche Synchroneinrichtungen zu benutzen, die mit den Klauenkupplungen 70, 72, 74 und 76 integriert sind.
Vierte Ausführungsform
Mit Bezug auf 4 ist eine vierte Ausführungsform eines Antriebsstrangs 310 mit einem Getriebe 314 veranschaulicht. Der Antriebsstrang 310 und das Getriebe 314 umfassen die gleich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 10 und das Getriebe 14 von 1, wobei die Plattenkupplung 38 durch eine mechanische Einwegkupplung (Freiläufer) 338 ersetzt ist, der Drehmoment in einer Vorwärtsrichtung transportiert und in einer Rückwärtsrichtung frei läuft. Somit ist das Getriebe 314 ein Getriebe mit einer einzigen hydraulischen Eingangskupplung. Wieder kann der Kupplungsdruck dazu verwendet werden, das Aufteilen von Lasten auf die zwei Zwischenwellen 20, 22 zu steuern.
Die mechanische Freilaufkupplung 338 umfasst einen ersten Abschnitt 340 der Kupplung 338, der zur Rotation mit der Verteilerwelle 34 verbunden ist. Ein zweiter Abschnitt 342 der Kupplung 338 ist zur Rotation mit der Zwischenwelle 22 verbunden. Der zweite Abschnitt 342 überholt den ersten Abschnitt 340, wenn er relativ zu dem ersten Abschnitt 340 in einer Vorwärtsrichtung rotiert, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Verteilerwelle 34 und der Zwischenwelle 22 zu unterbrechen, steht aber in Eingriff, um gemeinsam mit dem ersten Abschnitt 340 zu rotieren, wenn die Zwischenwelle 22 nicht relativ zu der Verteilerwelle 34 in einer Vorwärtsrichtung rotiert, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Verteilerwelle 34 auf die Zwischenwelle 22 gestattet wird. Zusätzlich läuft die Einwegkupplung 338 frei, wenn die Zwischenwelle 22 in der Rückwärtsrichtung rotiert. Eine derartige Einwegkupplung 338 ist Fachleuten auf dem Gebiet bekannt und ist vorteilhaft, da ihr Ineingriffbringen und Außereingriffbringen automatisch erfolgt, was keine hydraulische Betätigung oder Betätigung irgendeiner anderen Art unter der Steuerung des Controllers 42 erfordert.
Das Getriebe 314 arbeitet auf die gleiche Weise wie das Getriebe 14, das mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass Hochschaltvorgänge, wie etwa von dem zweiten Gang in den dritten Gang, immer vorgenommen werden, indem die Plattenkupplung 36 in Eingriff gebracht wird, da die Einwegkupplung 338 dann frei laufen kann, und Herunterschaltvorgänge, wie von dem zweiten Gang in den ersten Gang, immer vorgenommen werden, indem die erste Plattenkupplung 36 gelöst wird, da die Einwegkupplung 338 frei laufen und dann verriegeln kann. Um beispielsweise den Achsantrieb 16 aus einem Stillstand heraus anzutreiben, wird die Klauenkupplung 70 mit dem Zahnrad 50 in Eingriff gebracht. Die Maschine 12 wird gestartet, und die Plattenkupplung 36 wird in Eingriff gebracht. Drehmoment wird über die Zwischenwelle 20 von dem Eingangselement 17 auf das Ausgangselement 24 mit dem ersten Gang übertragen. Anschließend wird die Klauenkupplung 74 mit dem Zahnrad 58 in Eingriff gebracht, und der Druck auf die Kupplung 36 kann derart gesteuert werden, dass zugelassen wird, dass die Hälfte der Last auf der Zwischenwelle 20 auf die Zwischenwelle 22 übertragen wird. Um in den zweiten Gang zu schalten, wird die Plattenkupplung 36 gelöst und das gesamte Drehmoment wird zeitweilig über die Zwischenwelle 22 in den ersten Gang transportiert. Die Klauenkupplung 70 wird in Eingriff mit dem Zahnrad 48 bewegt, und die Plattenkupplung 36 gelangt in Eingriff. Drehmoment wird nun über die Zwischenwelle 20 in dem zweiten Gang transportiert. Die mechanische Einwegkupplung 338 überholt, so dass die Zwischenwelle 22 keinerlei Drehmoment transportiert. Dementsprechend kann die Klauenkupplung 74 aus dem Eingriff mit dem Zahnrad 58 heraus und in den Eingriff mit dem Zahnrad 56 hinein bewegt werden, so dass die Zwischenwelle 22 mit der gleichen Drehzahl wie die Zwischenwelle 20 rotiert und der zweite Abschnitt 342 nicht länger überholt, wobei Drehmoment durch die Zwischenwelle 22 sowie die Zwischenwelle 20 in dem zweiten Gang transportiert wird. Der Herunterschaltvorgang ist ähnlich wie der gerade beschriebene Hochschaltvorgang, aber es muss entweder die Einwegkupplung 338 oder die Klauenkupplung 74 auf ihrer Zwischenwelle 22 konstruiert sein, um die Drehmomentlast auf dieser Zwischenwelle 22 zu lösen, um die Einstellung der Klauenkupplung 74 zu verändern, bevor die Plattenkupplung 36 gelöst wird.
Fünfte Ausführungsform
Mit Bezug auf 5 umfasst ein Antriebsstrang 410 ein Getriebe 414, das die gleich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 310 und das Getriebe 314 von 4 umfasst, mit dem Zusatz des Motors/Generators 80 von 2, wobei der Stator 82 an dem feststehenden Element 47 befestigt ist und der Rotor 84 zur Rotation mit der Zwischenwelle 20 befestigt ist. Das Getriebe 414 bietet die gleichen Drehzahlverhältnisse und Drehmomentlastteilungsfähigkeiten wie das Getriebe 314 von 4 und arbeitet auf eine ähnliche Weise.
Zusätzlich bietet das Getriebe 414 einen rein elektrischen Betriebsmodus und einen hybriden Betriebsmodus. In dem rein elektrischen Betriebsmodus führt die Batterie 86 dem Motor/Generator 80 Leistung zu, so dass er als Motor fungiert, um das Ausgangselement 24 und den Achsantrieb 16 anzutreiben. In diesem rein elektrischen Modus steht die Eingangskupplung 36 nicht in Eingriff und die mechanische Einwegkupplung 338 überholt, so dass durch Eingriff von einer der Klauenkupplungen 70, 72 mit einem jeweiligen der Zahnräder 44, 46, 48, 50 Leistung an das Ausgangselement 24 geliefert wird, um Drehmoment von der Zwischenwelle 20 auf das Ausgangselement 24 zu übertragen. Der Motor/Generator 80 kann gesteuert werden, um in einem regenerativen Bremsmodus als ein Generator zu arbeiten.
In dem hybriden Betriebsmodus fügen sowohl die Maschine 12 als auch der Motor/Generator 80 dem Getriebe 414 Drehmoment hinzu, wobei die Plattenkupplung 36 in Eingriff steht und entsprechende der Klauenkupplungen (70 und 74; oder 72 und 76) mit jeweiligen Zahnrädern auf den Zwischenwellen 20, 22 in Eingriff stehen. Zusätzlich kann der Motor/Generator 80 gesteuert werden, um die Drehzahl der Zwischenwelle 20 einzustellen, um sie während eines Schaltvorgangs, in welchem Drehmoment auf die Zwischenwelle 20 übertragen wird, auf die gleiche Drehzahl wie die der Zwischenwelle 22 zu bringen. Darüber hinaus kann der Motor/Generator 80, der an der Zwischenwelle 20 mit der Plattenkupplung 36 angebracht ist, das Drehmoment an der Einwegkupplung 338, der Zwischenwelle 22 und den Klauenkupplungen 74, 76 lösen, um zuzulassen, dass der Eingriff der Klauenkupplungen 74, 76 zum Schalten geändert werden kann. Der Motor/Generator 80 kann alternativ mit dem Eingangselement 17, mit dem Ausgangselement 24 oder mit der Zwischenwelle 22 verbunden sein, wie es nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist.
Sechste Ausführungsform
Mit Bezug auf 6 umfasst der Antriebsstrang 510 ein Getriebe 514, das die gleichen ähnlich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 310 und das Getriebe 314 von 4 umfasst, mit dem Zusatz des Motors/Generators 80 von 2, wobei der Stator 82 an dem feststehenden Element 47 befestigt ist und der Rotor 84 zur Rotation mit der Zwischenwelle 22 befestigt ist. Das Getriebe 414 bietet die gleichen Gänge und Drehmomentlastteilungsfähigkeiten wie das Getriebe 314 von 4 und arbeitet auf eine ähnliche Weise.
Das Montieren des Motors/Generators 80 auf der Zwischenwelle 22 lässt zu, dass die Klauenkupplungen 74, 76 und die mechanische Einwegkupplung 338 die Maschine 12 trennen können, um das Fahrzeug in einem rein elektrischen Modus, sowohl vorwärts als auch in einem regenerativen Bremsen zu betreiben. Das heißt, wenn der Motor/Generator 80 gesteuert wird, um die Zwischenwelle 22 in einer Rückwärtsrichtung oder in einer Vorwärtsrichtung relativ zu dem ersten Abschnitt 340 zu rotieren, dann überholt die Einwegkupplung 338 und Drehmoment wird von dem Motor/Generator 80 auf das Ausgangselement 24 übertragen.
Siebte Ausführungsform
Mit Bezug auf 7 umfasst der Antriebsstrang 610 ein Getriebe 614, das die gleichen ähnlich nummerierten Teile und Komponenten wie der Antriebsstrang 310 und das Getriebe 314 von 4 umfasst, mit dem Zusatz der Motoren/Generatoren 180 und 185 von 3 jeweils zur Rotation mit der Zwischenwelle 20 bzw. 22. Das Getriebe 614 bietet die gleichen Gänge und Drehmomentlastteilungsfähigkeiten wie das Getriebe 314 von 4 und arbeitet auf eine ähnliche Weise. Zusätzlich bietet das Getriebe 614 den rein elektrischen Betriebsmodus, den regenerativen Bremsbetriebsmodus und den hybriden Betriebsmodus, wie es oben mit Bezug auf die 3 und 6 beschrieben ist. Die mechanische Einwegkupplung 338 überholt, wenn der Motor/Generator 185 bewirkt, dass der zweite Abschnitt 342 schneller als der erste Abschnitt 340 rotiert.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Eingangselement und ein Ausgangselement; eine erste und eine zweite Zwischenwelle; zwei Zahnradsätze, die Zahnräder aufweisen, die konzentrisch mit der ersten bzw. zweiten Zwischenwelle sind und zur Rotation mit diesen selektiv verbindbar sind; Ausgangszahnräder, die konzentrisch und rotierbar mit dem Ausgangselement sind und mit den Zahnradsätzen kämmen; eine erste und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die jeweils betreibbar sind, um Drehmoment von dem Eingangselement auf die erste Zwischenwelle bzw. die zweite Zwischenwelle zu übertragen; Drehmomentübertragungsmechanismen, die konzentrisch mit den jeweiligen Zwischenwellen montiert und mit diesen drehbar sind und zum selektiven Eingriff mit den Zahnrädern der Zahnradsätze betreibbar sind, um die eingerückten Zahnräder zur gemeinsamen Rotation mit den jeweiligen Zwischenwellen zu verbinden; und einen Controller, der funktional mit den Drehmomentübertragungsmechanismen und mit zumindest einer der Drehmomentübertragungseinrichtungen verbunden ist; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen und die zumindest eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen in Ansprechen auf den Controller selektiv in unterschiedlichen Kombinationen in Eingriff bringbar sind, um zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unterschiedliche Gänge herzustellen, die zumindest einen Gang umfassen, der zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unter Verwendung von einer der Zwischenwellen zum Transportieren von Drehmoment hergestellt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnradsätze im Wesentlichen identisch sind, indem einander entsprechende Zahnräder der beiden Zahnradsätze jeweils den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnradzähnezahl aufweisen; und die beiden Drehmomentübertragungsmechanismen und die beiden Drehmomentübertragungseinrichtungen derart Eingriff stehen, dass während des zumindest einen Ganges Drehmoment von sowohl der ersten als auch der zweiten Zwischenwelle im Wesentlichen gleichermaßen getragen wird.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die im Wesentlichen identischen Zahnradsätze und Ausgangszahnräder ausgestaltet sind, um zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement zumindest drei Vorwärtsgänge bereitzustellen; und wobei der Controller ausgestaltet ist, um das Getriebe zwischen nicht aufeinander folgenden Gängen der zumindest drei Vorwärtsgänge zu schalten.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtung Plattenkupplungen sind, die über Kupplungsdruck, der von dem Controller gesteuert wird, selektiv in Eingriff gebracht werden können.
Getriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen Motor/Generator, der funktional mit einer von der ersten und zweiten Zwischenwelle verbunden und betreibbar ist, um für zumindest eine von Synchrondrehzahlen der Zwischenwellen der zumindest einen von der ersten und zweiten Zwischenwelle Drehmoment selektiv hinzuzufügen oder von dort aufzunehmen, wobei Drehmoment an dem Eingangselement oder dem Ausgangselement und ein regeneratives Bremsen bereitgestellt werden.
Getriebe nach Anspruch 4, wobei der Motor/Generator ein erster Motor/Generator ist, der funktional mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist; und ferner umfassend: einen zweiten Motor/Generator, der funktional mit der zweiten Zwischenwelle verbunden und betreibbar ist, um der zweiten Zwischenwelle Drehmoment selektiv hinzuzufügen oder von dort aufzunehmen.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei sich das Getriebe durch das Fehlen von Synchroneinrichtungen zum Synchronisieren von Drehzahlen der Zwischenwellen mit den jeweiligen Zahnrädern der im Wesentlichen identischen Zahnradsätze vor dem selektiven Ineingriffbringen der Drehmomentübertragungsmechanismen mit den Zahnrädern der im Wesentlichen identischen Zahnradsätze auszeichnet; und wobei der erste und zweite Motor/Generator steuerbar sind, um die Drehzahlen der ersten und zweiten Zwischenwelle mit den jeweiligen Zahnrädern der im Wesentlichen identischen Zahnradsätze zu synchronisieren.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die Motoren/Generatoren derart steuerbar sind, dass einer der Motoren/Generatoren Drehmoment an dem Ausgangselement bereitstellt, während der andere Motor/Generator Drehmoment an dem Eingangselement bereitstellt.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung eine Plattenkupplung ist; wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung eine Einweg-Freilaufkupplung ist, die einen ersten Abschnitt aufweist, der mit einem vorbestimmten Verhältnis in Bezug auf das Eingangselement drehbar ist, und einen zweiten Abschnitt, der mit der zweiten Zwischenwelle drehbar ist; wobei die Einweg-Freilaufkupplung ausgestaltet ist, um Drehmoment zu transportieren, wenn der erste Abschnitt in einer Vorwärtsrichtung mit einer Drehzahl rotiert, die nicht größer als eine Drehzahl des zweiten Abschnitts ist, um zu überholen, wenn der zweite Abschnitt mit einer Drehzahl rotiert, die größer als die des ersten Abschnitts ist, und um freizulaufen, wenn der zweite Abschnitt in einer Richtung entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung rotiert.
Getriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen Motor/Generator, der funktional mit der zweiten Zwischenwelle verbunden und betreibbar ist, um für zumindest eine von Synchrondrehzahlen der Zwischenwellen der zweiten Zwischenwelle Drehmoment hinzuzufügen oder von dort Drehmoment aufzunehmen, wobei Drehmoment an dem Eingangselement oder dem Ausgangselement und ein regeneratives Bremsen bereitgestellt werden.
Getriebe nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen weiteren Motor/Generator, der funktional mit der ersten Zwischenwelle verbunden und betreibbar ist, um für zumindest eine von Synchrondrehzahlen der Zwischenwellen der ersten Zwischenwelle Drehmoment hinzuzufügen oder von dort Drehmoment aufzunehmen, wobei Drehmoment an dem Eingangselement oder dem Ausgangselement und ein regeneratives Bremsen bereitgestellt werden.
Verfahren zum Steuern eines Getriebes, das umfasst, dass: eine erste und zweite Zwischenwelle und im Wesentlichen identische Zahnradsätze bereitgestellt werden, die jeweils Zahnräder aufweisen, die selektiv zur Rotation mit einer jeweiligen der Zwischenwellen über einen Eingriff in unterschiedlichen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen verbindbar sind, die konzentrisch mit den Zwischenwellen sind, um zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement unterschiedliche Gänge bereitzustellen; ein Satz von Ausgangszahnrädern bereitgestellt wird, die mit dem Ausgangselement drehbar sind und mit den im Wesentlichen identischen Zahnradsätzen kämmen; eine erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtung bereitgestellt werden, die jeweils betreibbar sind, um Drehmoment von dem Eingangselement auf die erste bzw. zweite Zwischenwelle zu übertragen; und die Drehmomentübertragungseinrichtungen und ausgewählte der Drehmomentübertragungsmechanismen in Eingriff gebracht werden, um einen Drehmomentfluss von dem Eingangselement zu dem Ausgangselement über die zwei Zwischenwellen mit einem der Gänge herzustellen, so dass während des einen der Gänge Drehmoment von jeder der Zwischenwellen im Wesentlichen gleichermaßen transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die im Wesentlichen identischen Zahnradsätze und der Ausgangszahnradsatz ausgestaltet sind, um zumindest drei Vorwärtsgänge, die den einen der Gänge umfassen, zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement bereitzustellen; und das ferner umfasst, dass: die erste Drehmomentübertragungseinrichtung außer Eingriff gebracht wird, so dass von dem Eingangselement zu dem Ausgangselement Drehmoment durch die zweite Zwischenwelle und nicht durch die erste Zwischenwelle transportiert wird; einer der Drehmomentübertragungsmechanismen außer Eingriff gebracht wird, um eines der Zahnräder von der ersten Zwischenwelle zu trennen, und ein anderer der Drehmomentübertragungsmechanismen in Eingriff gebracht wird, um ein anderes der Zahnräder zur Rotation mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden; die erste Drehmomentübertragungseinrichtung in Eingriff gebracht wird und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung außer Eingriff gebracht wird, um Drehmoment auf die erste Zwischenwelle zu übertragen, so dass über die erste Zwischenwelle zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement ein unterschiedlicher Gang hergestellt wird und die erste Zwischenwelle das gesamte Drehmoment zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement transportiert; einer der Drehmomentübertragungsmechanismen außer Eingriff gebracht wird, um eines der Zahnräder von einer Rotation mit der zweiten Zwischenwelle zu trennen, und ein anderer Drehmomentübertragungsmechanismus in Eingriff gebracht wird, um ein anderes der Zahnräder zur Rotation mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden; die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung in Eingriff gebracht wird; und die erste Drehmomentübertragungseinrichtung schlupfen gelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das andere der Zahnräder, das zur Rotation mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, ausgestaltet ist, um Drehmoment von der zweiten Zwischenwelle durch den Ausgangszahnradsatz zu übertragen, um den unterschiedlichen Gang herzustellen; und wobei das Schlupfen der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung Drehmoment auf die zweite Zwischenwelle überträgt, so dass in dem unterschiedlichen Gang eine Drehmomentlast von der ersten und zweiten Zwischenwelle im Wesentlichen gleichermaßen getragen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der eine der Gänge ein erster der drei Gänge ist; wobei der unterschiedliche Gang ein zweiter der drei Gänge ist und sich durch einen niedrigeren Zahlenwert als der erste der drei Gänge auszeichnet; wobei das andere der Zahnräder, das zur Rotation mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, ausgestaltet ist, um Drehmoment von der zweiten Zwischenwelle durch den Ausgangszahnradsatz zu übertragen, um einen dritten der drei Gänge herzustellen; wobei der dritte der drei Gänge einen niedrigeren Zahlenwert als der zweite der drei Gänge aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der unterschiedliche Gang einen nicht aufeinander folgenden Zahlenwert gegenüber dem Gang in den zumindest drei unterschiedlichen Gängen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein Motor/Generator funktional mit zumindest einer der Zwischenwellen verbunden ist; und das ferner umfasst, dass: die Drehzahl des Motors/Generators gesteuert wird, um die Drehzahlen der ersten und zweiten Zwischenwelle vor dem Ineingriffbringen eines anderen der Drehmomentübertragungsmechanismen, um ein anderes der Zahnräder zur Rotation mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden, zu synchronisieren.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Motor/Generator funktional mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist, ein zweiter Motor/Generator funktional mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, und eine Maschine mit dem Antriebselement verbunden ist, um Drehmoment an dem Eingangselement bereitzustellen; und das ferner umfasst, dass: die Drehmomentübertragungseinrichtungen außer Eingriff gebracht werden, während der erste Motor/Generator gesteuert wird, um Drehmoment durch den im Wesentlichen identischen Zahnradsatz, der Zahnräder aufweist, die selektiv zur Rotation mit der ersten Zwischenwelle verbunden sind, und den Ausgangszahnradsatz an dem Ausgangselement bereitzustellen, um einen rein elektrischen Betriebsmodus herzustellen, in dem die Maschine gestoppt ist; ein in Eingriff stehender der Drehmomentübertragungsmechanismen von einem der Zahnräder auf der zweiten Zwischenwelle außer Eingriff gebracht wird, so dass das gesamte Drehmoment an dem Ausgangselement von dem ersten Motor/Generator bereitgestellt wird; die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung in Eingriff gebracht wird; und der zweite Motor/Generator gesteuert wird, um Drehmoment an dem Eingangselement bereitzustellen, um die Maschine neu zu starten und um einen hybriden Betriebsmodus herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung eine Plattenkupplung ist und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung eine Einwegkupplung ist; und wobei das Ineingriffbringen der Drehmomentübertragungseinrichtungen und ausgewählter der Drehmomentübertragungsmechanismen umfasst, dass: die erste Drehmomentübertragungseinrichtung mit der ersten Zwischenwelle und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem der Zahnräder auf der ersten Zwischenwelle in Eingriff gebracht werden; einer der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem der Zahnräder auf der zweiten Zwischenwelle in Eingriff gebracht wird; die Plattenkupplung schlupfen gelassen wird, um einiges von der Drehmomentlast von der ersten Zwischenwelle auf die zweite Zwischenwelle zu übertragen, so dass während dem einen der Gänge das Drehmoment von der ersten und zweiten Zwischenwelle im Wesentlichen gleichermaßen getragen wird; die erste Drehmomentübertragungseinrichtung außer Eingriff gebracht wird, so dass von der ersten Zwischenwelle kein Drehmoment getragen wird; der eine der Drehmomentübertragungsmechanismen von dem einen der Zahnräder auf der ersten Zwischenwelle außer Eingriff gebracht wird und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem anderen der Zahnräder auf der ersten Zwischenwelle in Eingriff gebracht wird; die erste Drehmomentübertragungseinrichtung in Eingriff gebracht wird, so dass Drehmoment von der ersten Zwischenwelle vollständig getragen wird und ein anderer Gang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement hergestellt wird, während die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung überholt; der eine der Drehmomentübertragungsmechanismen von dem einen der Zahnräder auf der zweiten Zwischenwelle außer Eingriff gebracht wird und ein unterschiedlicher der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem unterschiedlichen der Zahnräder auf der zweiten Zwischenwelle in Eingriff gebracht wird, so dass Drehmoment durch die zweite Zwischenwelle und den Ausgangszahnradsatz auf das Ausgangselement mit dem anderen Gang übertragen werden kann; und die Plattenkupplung schlupfen gelassen wird, um Drehmoment von der ersten Zwischenwelle auf die zweite Zwischenwelle zu übertragen, so dass in dem anderen Gang Drehmoment von der ersten und zweiten Zwischenwelle im Wesentlichen gleichermaßen getragen wird.
Hybridgetriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine erste Zwischenwelle, die im Wesentlichen parallel zu den Eingangs- und Ausgangselementen liegt; eine zweite Zwischenwelle, die von der ersten Zwischenwelle beabstandet ist und im Wesentlichen parallel zu den Eingangs- und Ausgangselementen liegt; einen ersten Satz Zahnräder; wobei jedes der Zahnräder des ersten Satzes Zahnräder konzentrisch mit der ersten Zwischenwelle ist und zur Rotation mit dieser selektiv einrückbar ist; einen zweiten Satz Zahnräder; der im Wesentlichen identisch mit dem ersten Satz Zahnräder ist; wobei jedes der Zahnräder des zweiten Satzes Zahnräder konzentrisch mit der zweiten Zwischenwelle ist und zur Rotation mit dieser selektiv einrückbar ist; einen Satz Ausgangszahnräder; wobei jedes Ausgangszahnrad konzentrisch und drehbar mit dem Ausgangselement ist und mit einem jeweiligen der Zahnräder des ersten Satzes Zahnräder und einem jeweiligen der Zahnräder des zweiten Satzes Zahnräder, die im Wesentlichen identisch mit den jeweiligen der Zahnräder des ersten Satzes Zahnräder sind, kämmt; einen Motor/Generator, der mit einer der Zwischenwellen funktional verbunden ist, um an der einen der Zwischenwellen Drehmoment bereitzustellen oder von dort Drehmoment aufzunehmen; eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung zum Übertragen von Drehmomenten von dem Eingangselement auf die erste Zwischenwelle; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung zum Übertragen von Drehmoment von dem Eingangselement auf die zweite Zwischenwelle; mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen; wobei jeder der Drehmomentübertragungsmechanismen steuerbar ist, um Drehmoment von einer von der ersten und zweiten Zwischenwelle selektiv auf ein jeweiliges der Zahnräder des ersten oder zweiten Satzes Zahnräder zu übertragen; einen Controller, der mit dem Motor/Generator, den Drehmomentübertragungsmechanismen und mit zumindest einer der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung funktional verbunden ist, um die Drehmomentübertragungsmechanismen und die zumindest eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung selektiv in unterschiedlichen Kombinationen in Eingriff zu bringen, um verschiedene Betriebsmodi herzustellen; und wobei sowohl der erste als auch der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus während zumindest einiger der Betriebsmodi in Eingriff stehen, so dass sowohl die erste als auch die zweite Zwischenwelle im Wesentlichen gleiche Drehmomentlasten tragen.