DE102009058264A1

DE102009058264A1 - Kuppelverfahren und -mechanismus für elektrisch verstellbare Getriebe

Info

Publication number: DE102009058264A1
Application number: DE102009058264A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Clarkston Holmes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101749382A; CN101749382B; US8251849B2; US20100160103A1; DE102009058264B4

Abstract

Ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst ein Antriebselement, ein Abtriebselement, zwei Planetenradsätze, zwei Elektromotoren, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen eine rotierende Kupplung und eine Bremse. Die rotierende Kupplung und die Bremse teilen sich eine gemeinsame feste Verbindung. Die rotierende Kupplung wird durch einen feststehenden Aktuator ausgerückt, der mit einer drehbaren Ausrückplatte in Eingriff steht. Der Aktuator wird in Eingriff gebracht, um die rotierende Kupplung auszurücken, wenn die Bremse in Eingriff steht.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/139,348, die am 19. Dezember 2008 eingereicht wurde und die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
GEBIET
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kuppelverfahren und einen Kuppelmechanismus für elektrisch verstellbare Getriebe, und im Besonderen ein Kuppelverfahren und einen Kuppelmechanismus für elektrische verstellbare Getriebe mit einem feststehenden Ausrückmechanismus.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Ein typisches Mehrgang-Automatikgetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen und Bremsen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Kupplungen und Bremsen werden im Allgemeinen durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
Obgleich gegenwärtige Automatikgetriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Kupplungs- und Bremsenkonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, wesentlich. Beispielsweise gibt es einen konstanten Wunsch, Rotationsverluste in rotierenden Kupplungen in elektrisch verstellbaren Automatikgetrieben zu verringern. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein verbessertes, kosteneffektives, kompaktes, elektrisch verstellbares Getriebe, das mehrere Betriebsmodi mit Leistungsverzweigung und reduzierten Rotationsverlusten während der Kupplungsbetätigung aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, zwei Planetenradsätze, zwei Elektromotoren, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen eine rotierende Kupplung und eine Bremse. Die rotierende Kupplung und die Bremse teilen sich eine gemeinsame feste Verbindung. Die rotierende Kupplung wird durch einen feststehenden Aktuator ausgerückt, der mit einer drehbaren Ausrückplatte in Eingriff steht, und wird durch eine Einrückfeder eingerückt. Der Aktuator wird in Eingriff gebracht, um die rotierende Kupplung auszurücken, wenn die Bremse in Eingriff steht.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht des elektrisch verstellbaren Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Teilschnittansicht des elektrisch verstellbaren Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine Wahrheitstabelle, die den Eingriffszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungseinrichtungen in jedem der verfügbaren Bereiche des in den 1–3 veranschaulichten elektrisch verstellbaren Getriebes darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht einschränken.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetengetriebes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis eines jeden jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger auf Masse festgelegt.
Das elektrisch verstellbare Getriebe 10 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 14A, einem zweiten Knoten 14B und einem dritten Knoten 14C, einen zweiten Planetenradsatz 16 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 16A, einem zweiten Knoten 16B und einem dritten Knoten 16C, einen ersten Motor oder Generator 18, einen zweiten Motor oder Generator 20, und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 22. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Motor 18 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem zweiten Motor 20 gekoppelt. Das Antriebselement 12 ist mit dem ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Das Abtriebselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, oder Kupplung, 24 verbindet den ersten Motor 18 selektiv mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, oder Bremse, 26 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit einer Masse, einem feststehenden Element, oder einem Getriebegehäuse 28.
Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Stickdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des elektrisch verstellbaren Getriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen, Bremsen, Motoren und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. Genauer umfasst der erste Planetenradsatz 14 ein Sonnenrad 14C, ein Hohlrad 14A und einen Planetenträger 14B, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 14D umfasst. Die Planetenräder 14D kämmen jeweils mit sowohl dem Sonnenrad 14C als auch dem Hohlrad 14A.
Der zweite Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenrad 16C, ein Hohlrad 16A und einen Planetenträger 16B, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 16D umfasst. Die Planetenräder 16D kämmen jeweils mit sowohl dem Sonnenrad 14C als auch dem Hohlrad 16A.
Der erste Motor 18 kann verschiedene Formen annehmen, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen und umfasst im Allgemeinen einen Stator 32 und einen Rotor 34. Der Stator 32 ist an einer Masse, einem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 28 befestigt. Gleichermaßen kann der zweite Motor 20 verschiedene Formen annehmen, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und umfasst im Allgemeinen einen Stator 36 und einen Rotor 38. Der Stator 36 ist an einer Masse, einem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 28 befestigt.
Die Antriebswelle 12 ist mit dem Hohlrad 14A des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt und treibt dieses direkt an. Eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 40 koppelt das Sonnenrad 14C des ersten Planetenradsatzes 14 mit dem Rotor 34 des ersten Motors 18 und mit der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24. Eine zweite Welle oder ein zweites Verbindungselement 42 koppelt das Sonnenrad 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 mit dem Rotor 38 des zweiten Motors 20. mit dem zweiten Sonnenrad 16B. Eine dritte Welle oder ein drittes Verbindungselement 44 koppelt das Hohlrad 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 mit der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24 und der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung 26. Das Abtriebselement 22 ist mit dem Träger 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und mit dem Träger 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 koppelt das erste Verbindungselement 40 selektiv mit dem dritten Verbindungselement 44, um zu bewirken, dass das Hohlrad 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 mit dem Rotor 34 des ersten Motors 18 und dem Sonnenrad 14C des ersten Planetenradsatzes 14 rotiert. Die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 koppelt das dritte Verbindungselement 44 selektiv mit einer Masse, einem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 28, um eine Rotation des Hohlrads 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 einzuschränken.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Schnittansicht des elektrisch verstellbaren Getriebes 10 gezeigt, wobei die Nummerierung aus dem Stickdiagramm von 2 übernommen ist. Die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 ist bevorzugt eine durch eine Feder eingerückte, normal geschlossene, rotierende Kupplung mit einem feststehenden Kolbenaktuator. Genauer umfasst die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 eine Trommel oder ein Gehäuse 50, eine Nabe 52, ein Kupplungspaket 54, eine Ausrückplatte 56, eine Einrückfeder 58, einen Aktuator 60 und eine Ausrückfeder 62. Das Gehäuse 50 ist bevorzugt zylindrisch und ist rotatorisch mit dem Hohlrad 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Die Nabe 52 ist radial innen von dem Gehäuse 50 angeordnet und rotatorisch mit dem Sonnenrad 14C des ersten Planetenradsatzes 14 und mit dem ersten Motor 18 gekoppelt. Die Nabe 52 und das Gehäuse 50 sind in Bezug zueinander drehbar.
Das Kupplungspaket 54 ist in dem Gehäuse 50 angeordnet und umfasst einen Satz Reibscheiben 64, die mit einem Satz Reaktionsscheiben 66 ineinandergreifen. Die Scheiben 66, 64 können verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel gegenüberliegende Stahlscheiben und Faserbelagsscheiben. Die Reibscheiben 64 umfassen eine innere radiale Ober fläche, die mit einer Kerbverzahnung 68 gekoppelt ist, die an einer Außenfläche der Nabe 52 angeordnet ist. Die Reibscheiben 64 sind rotatorisch mit der Nabe 52 gekoppelt. Die Reaktionsscheiben 66 umfassen an äußere radiale Oberfläche, die mit einer Innenfläche des Gehäuses 50 gekoppelt ist. Die Reaktionsscheiben 66 sind rotatorisch mit dem Gehäuse 50 gekoppelt. Jedoch sind die Scheiben 64, 66 in einer axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse 50 und der Nabe 52 bewegbar, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Es ist festzustellen, dass die Reibscheiben 64 und die Reaktionsscheiben 66 ausgetauscht werden können, ohne von Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Ausrückplatte 56 ist in dem Gehäuse 50 verschiebbar angeordnet und umfasst ein erstes Ende 70 entgegengesetzt zu einem zweiten Ende 72. Das erste Ende 70 ist in dem Gehäuse 50 proximal zu dem Kupplungspaket 54 angeordnet. Das zweite Ende 72 ist radial außen von dem Gehäuse 50 angeordnet. Ein Ausrücklager 73 ist mit dem zweiten Ende 72 gekoppelt. Das Ausrücklager 73 kann verschiedene Formen annehmen, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und erlaubt eine Rotation auf entgegengesetzten Seiten des Ausrücklagers 73, wie es in der Technik bekannt ist. Das zweite Ende 72 erstreckt sich radial durch eine Durchbrechung oder Öffnung 75, die zwischen einer ersten Wand 74 und einer zweiten Wand 76 angeordnet ist. Die Wände 74, 76 sind bevorzugt mit dem Getriebegehäuse 28 verbunden und sind dementsprechend feststehend (d. h. rotieren nicht).
Die Einrückfeder 58 ist in dem Gehäuse 50 axial zwischen dem Gehäuse 50 und der Ausrückplatte 56 angeordnet. Die Einrückfeder 58 kann jede Art von Vorspannelement sein, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Einrückfeder 58 übt eine Federkraft auf die Ausrückplatte 56 aus und drängt die Ausrückplatte 56 in Richtung des Kupplungspakets 54.
Der Aktuator 60 ist bevorzugt ein hydraulisch betätigter Kolben und ist verschiebbar zwischen der ersten Wand 74 und der zweiten Wand 76 angeordnet. Der Aktuator 60 rotiert dementsprechend nicht mit anderen Komponenten der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24.
Die Ausrückfeder 62 ist axial zwischen der ersten Wand 74 und dem Aktuator 60 angeordnet. Die Ausrückfeder 62 kann jede Art von Vorspannelement sein, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Ausrückfeder 62 übt eine Federkraft auf den Aktuator 60 aus und drängt den Aktuator 60 in Richtung der zweiten Wand 76.
Nun wird die Arbeitsweise der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24 ausführlich beschrieben. Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 24 in dem nicht in Eingriff stehenden oder ausgerückten Zustand ist, wird durch das Kupplungspaket 54 kein Drehmoment zwischen dem Gehäuse 50 und der Nabe 52 übertragen. Genauer wird ein unter Druck gesetztes Hydraulikfluid auf einer Einrückseite 80 des Aktuators 60 eingeleitet. Das Hydraulikfluid bewegt den Aktuator 60 in einer axialen Richtung zu der ersten Wand 74 und zu der Ausrückplatte 56 gegen die Vorspannkraft der Ausrückfeder 62. Der Aktuator 60 gelangt mit der Ausrückplatte 56 durch das Ausrücklager 73 in Eingriff und bewegt die Ausrückplatte 56 in einer axialen Richtung zu der Einrückfeder 58. Die Einrückfeder 58 wird gegen eine Reaktionslager 82 zusammengedrückt, das zwischen dem Gehäuse 50 und einem Abschnitt der ersten Wand 74 angeordnet ist. Dementsprechend gelangt das erste Ende 70 der Ausrückplatte 56 außer Eingriff von oder Kontakt mit dem Kupplungspaket 54, und die Scheiben 64, 66 koppeln oder greifen daher einander nicht mit einer ausreichenden Kraft, um Drehmoment dazwischen zu übertragen.
Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 24 in dem in Eingriff stehenden oder eingerückten Zustand ist, wird Drehmoment zwischen dem Gehäuse 50 und der Nabe 52 durch das Kupplungspaket 54 übertragen. Genauer ist der Aktuator 60 nicht hydraulisch betätigt, und die Ausrückfeder 62 drängt den Aktuator 60 von der Ausrückplatte 56 derart weg, dass der Aktuator 62 nicht mit der Ausrückplatte 56 in Eingriff oder Kontakt steht. Die Einrückfeder 58 drangt wiederum die Ausrückplatte 56 zum Kupplungspaket 54, und die Ausrückplatte 56 steht mit dem Kupplungspaket 54 in Eingriff. In der eingerückten oder in Eingriff stehenden Stellung steht die Ausrückplatte 56 mit dem Kupplungspaket 16 in Eingriff und zwingt die Scheiben 64, 66 sich axial und über Reibung miteinander in Eingriff zu bewegen. Dementsprechend wird durch das Kupplungspaket 54 Drehmoment zwischen dem Gehäuse 50 und der Nabe 52 übertragen.
Die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 ist bevorzugt eine Bremse, die ein Kupplungspaket 84 umfasst, das durch einen Aktuator 86 hydraulisch betätigt wird. Das Kupplungspaket 84 ist in einem Hohlraum 88 angeordnet, der in der zweiten Wand 76 gebildet ist. Das Kupplungspaket 84 umfasst einen Satz Reibscheiben 90, die mit einem Satz Reaktionsscheiben 92 ineinandergreifen. Die Scheiben 92, 90 können verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel gegenüberliegende Stahlscheiben und Faserbelagsscheiben. Die Reibscheiben 90 umfassen eine innere radiale Oberfläche, die mit einer Kerbverzahnung 94 gekoppelt ist, die an dem Hohlrad 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 angeordnet ist. Die Reibscheiben 90 sind rotatorisch mit dem Hohlrad 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Die Reaktionsscheiben 92 umfassen eine äußere radiale Oberfläche, die mit einer Kerbverzahnung 96 an einer Innenfläche der zweiten Wand 76 gekoppelt ist. Die Reaktionsscheiben 92 sind rotatorisch mit der zweiten Wand 76 gekoppelt und werden daher an einer Drehung gehindert. Jedoch sind die Scheiben 90, 92 in einer axialen Richtung relativ zu der zweiten Wand 76 bewegbar, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Es ist festzustellen, dass die Reibscheiben 90 und die Reaktionsscheiben 92 ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Aktuator 86 ist bevorzugt ein hydraulisch betätigter Kolben und ist verschiebbar zwischen der zweiten Wand 76 und dem Kupplungspaket 84 angeordnet. Der Aktuator 86 ist bewegbar, um selektiv mit dem Kupplungspaket 84 in Eingriff zu gelangen. Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 26 in dem nicht in Eingriff stehenden oder ausgerückten Zustand ist, wird durch das Kupplungspaket 84 kein Drehmoment von dem Hohlrad 16A auf die zweite Wand 76 übertragen. Dementsprechend steht der Aktuator 86 außer Eingriff von oder Kontakt mit dem Kupplungspaket 84, und die Scheiben 90, 92 koppeln oder greifen daher einander nicht mit einer ausreichenden Kraft, um Drehmoment dazwischen zu übertragen.
Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 26 in dem in Eingriff stehenden oder eingerückten Zustand ist, wird Drehmoment von dem Hohlrad 16A auf die zweite Wand 76 durch das Kupplungspaket 84 übertragen, d. h. das Hohlrad 16A wird feststehend gehalten. Genauer steht ein unter Druck gesetztes Hydraulikfluid mit dem Aktuator 86 in Kontakt und bewegt den Aktuator 86 in eine axiale Richtung zu dem Kupplungspaket 84. Dementsprechend steht der Aktuator 86 in Eingriff oder Kontakt mit dem Kupplungspaket 84, und die Scheiben 90, 92 koppeln oder greifen daher einander nicht mit einer ausreichenden Kraft, um Drehmoment dazwischen zu übertragen.
Nun wird unter Bezugnahme auf 4 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1–3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des elektrisch verstellbaren Getriebes 10 beschrieben. Das Getriebe 10 ist betreibbar, um zumindest vier Betriebsauswahlen oder -bereiche bereitzustellen. Um beispielsweise eine niedrige M1-Auswahl herzustellen, die ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung ist, wobei das Drehzahlverhältnis des Getriebes verändert werden kann, indem die Drehzahl des ersten Motors 18 gesteuert wird, wird die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 nicht in Eingriff gebracht und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 wird in Eingriff gebracht. In diesem Zustand gibt es eine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 und der Ausrückplatte 56 aufgrund einer Betätigung des Aktuators 60, jedoch werden das Hohlrad 16A und daher das Gehäuse 50 und die Ausrückplatte 56 durch die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 feststehend gehalten. Dementsprechend haben die Ausrückplatte 56 und das Ausrücklager 73 keine Drehzahl und keinen Rotationsverlust.
Um eine Auswahl eines festen Gangs herzustellen, wird die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 in Eingriff gebracht und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 wird in Eingriff gebracht. In diesem Zustand gibt es keine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 und der Ausrückplatte 56, da der Aktuator 60 nicht mit der Ausrückplatte 56 in Eingriff steht. Zusätzlich werden das Hohlrad 16A und daher das Gehäuse 50 und die Ausrückplatte 56 durch die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 feststehend gehalten. Dementsprechend haben die Ausrückplatte 56 und das Ausrücklager 73 keine Drehzahl und keinen Rotationsverlust.
Um eine hohe M2-Auswahl herzustellen, die ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist, wobei das Drehzahlverhältnis des Getriebes verändert werden kann, indem die Drehzahl von entweder Motor 18 oder Motor 20 gesteuert wird, wird die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 in Eingriff gebracht und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 wird nicht in Eingriff gebracht. In diesem Zustand gibt es keine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 und der Ausrückplatte 56, da der Aktuator 60 nicht mit der Ausrückplatte 56 in Eingriff steht. Jedoch wird das Hohlrad 16A nicht durch die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 feststehend gehalten, und daher sind das Gehäuse 50 und die Ausrückplatte 56 drehbar. Dementsprechend haben die Ausrückplatte 56 und das Ausrücklager 73 eine Drehzahl aber keinen Rotationsverlust, da es keine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 oder der Ausrückplatte 56 gibt.
Um schließlich eine ”eTC-Schaltauswahl herzustellen, die ein Übergang eines sogenannten ”elektrischen Drehmomentwandlers” zwischen dem M1-Modus und dem M2-Modus ist, wird die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 24 außer Eingriff gebracht und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 wird außer Eingriff gebracht. In diesem Zustand gibt es eine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 und der Ausrückplatte 56 aufgrund einer Betätigung des Aktuators 60. Jedoch wird das Hohlrad 16A nicht durch die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 26 feststehend gehalten, und daher sind das Gehäuse 50 und die Ausrückplatte 56 drehbar. Dementsprechend haben die Ausrückplatte 56 und das Ausrücklager 73 eine Drehzahl und einen Rotationsverlust, da es während der Rotation eine axiale Kraft an dem Ausrücklager 73 oder der Ausrückplatte 56 gibt.
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 Geist und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.

Claims

Getriebe, umfassend: einen Getriebekasten; mehrere Planetenradsätze, die in dem Getriebekasten angeordnet sind, die jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfassen; eine Kupplung, umfassend: ein erstes Verbindungselement, das mit einem ersten Element von einem der mehreren Planetenradsätze gekoppelt ist; ein zweites Verbindungselement, das mit dem zweiten Element von einem der mehreren Planetenradsätze gekoppelt ist; ein Vorspannelement, das angeordnet ist, um mit dem zweiten Verbindungselement zu rotieren, und betreibbar ist, um das erste und zweite Verbindungselement zur gemeinsamen Rotation zusammenzufügen; und einen Kolben, der in dem Getriebekasten angeordnet ist, wobei der Kolben durch Fluid betätigbar ist und betreibbar ist, um der Wirkung des Vorspannelements entgegenzuwirken und das erste Verbindungselement von dem zweiten Verbindungselement für eine getrennte Rotation auszurücken; und eine Bremse, die betreibbar ist, um eine Rotation des zweiten Verbindungselements und des Vorspannelements zu verhindern.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das erste Verbindungselement eine Reibplatte oder eine Reaktionsplatte umfasst und das zweite Element eine Reibplatte oder eine Reaktionsplatte umfasst, und/oder wobei der Kolben rotatorisch mit dem Getriebekasten gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Getriebekasten eine erste Wand und eine zweite Wand umfasst, und wobei der Kolben der Kupplung verschiebbar zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste Wand und die zweite Wand eine Öffnung definieren, und die Kupplung ferner eine Ausrückplatte umfasst, die zumindest teilweise in der Öffnung angeordnet ist, wobei die Ausrückplatte ein erstes Ende des Vorspannelements, den Kolben der Kupplung und das zweite Verbindungselement zu einer gemeinsamen Gleitbewegung zusammenfügt, wobei vorzugsweise die Ausrückplatte ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst, und wobei das erste Ende benachbart zu dem Kolben zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand angeordnet ist, und das zweite Ende in dem Gehäuse zwischen dem Vorspannelement und dem zweiten Verbindungselement der Kupplung angeordnet ist, das vorzugsweise ferner ein Lagerelement umfasst, das an dem ersten Ende der Ausrückplatte angeordnet ist, wobei das Lagerelement zwischen dem ersten Ende und dem Kolben angeordnet ist, das vorzugsweise ferner eine Ausrückfeder umfasst, die zwischen der ersten Wand und dem Kolben angeordnet ist, wobei die Ausrückfeder betreibbar ist, um den Kolben von dem Lagerelement weg zu bewegen, wobei vorzugsweise der Kolben eine erste Seite und eine zweite Seite umfasst, und wobei das Hydraulikfluid mit dem Kolben auf der ersten Seite in Kontakt steht, und die Ausrückfeder mit dem Kolben auf der zweiten Seite in Kontakt steht.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner einen ersten Elektromotor umfasst, wobei der erste Elektromotor zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element von einem der mehreren Planetenradsätze verbunden ist, und/oder das ferner einen ersten und einen zweiten Elektromotor umfasst, wobei der Betrieb der Bremse das Getriebe für einen Betrieb in einem ersten Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung konfiguriert, und der Betrieb der Kupplung das Getriebe für einen Betrieb in einem zweiten Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung konfiguriert, und/oder wobei die ersten Elemente der mehreren Planetenradsätze Sonnenräder sind, die zweiten Elemente der mehreren Planetenradsätze Hohlräder sind und die dritten Elemente der mehreren Planetenradsätze Träger sind.
Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: einen Getriebekasten; mehrere Zahnradsätze, die in dem Getriebekasten angeordnet sind; ein erstes Verbindungselement, das mit den mehreren Zahnradsätzen verbunden ist; ein zweites Verbindungselement, das mit den mehreren Zahnradsätzen verbunden ist; eine Kupplung, umfassend: ein Gehäuse, das mit dem ersten Verbindungselement verbunden ist; eine Nabe, die mit dem zweiten Verbindungselement verbunden ist; ein Kupplungspaket, das mit dem Gehäuse und mit der Nabe verbunden ist, wobei das Kupplungspaket in Eingriff gebracht werden kann, um das Gehäuse mit der Nabe zu verbinden; eine Ausrückplatte in Kontakt mit dem Kupplungspaket, wobei die Ausrückplatte zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, wobei die Ausrückplatte mit dem Kupplungspaket in Eingriff steht, um das Gehäuse mit der Nabe zu koppeln, wenn die Ausrückplatte in der ersten Stellung ist, und wobei die Ausrückplatte nicht mit dem Kupplungspaket in Eingriff steht, wenn die Ausrückplatte in der zweiten Stellung ist, und wobei die Ausrückplatte relativ zu dem Gehäuse drehfest ist; eine Feder, die zwischen dem Gehäuse und der Ausrückplatte angeordnet ist, wobei die Feder betreibbar ist, um die Ausrückplatte in die erste Stellung zu bewegen; und einen Kolben, der zwischen der Ausrückplatte und dem Getriebekasten angeordnet ist, wobei der Kolben durch ein Hydraulikfluid betätigbar ist, wobei der Kolben die Ausrückplatte in die zweite Stellung bewegt, wenn der Kolben durch das Hydraulikfluid betätigt ist, und wobei der Kolben relativ zu dem Getriebekasten drehfest ist; und eine Bremse, die mit dem Getriebekasten und mit der Nabe der Kupplung verbunden ist, wobei der Eingriff der Bremse den Getriebekasten mit der Nabe der Kupplung verbindet.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 5, wobei der Getriebekasten eine erste Wand und eine zweite Wand umfasst, und wobei der Kolben der Kupplung verschiebbar zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 6, wobei die erste Wand und die zweite Wand eine Öffnung definieren, und die Ausrückplatte zumindest teilweise in der Öffnung angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 7, wobei die Ausrückplatte ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst, und wobei das erste Ende benachbart zu dem Kolben zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand angeordnet ist, und das zweite Ende in dem Gehäuse zwischen der Feder und dem Kupplungspaket angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, das ferner ein Lagerelement umfasst, das an dem ersten Ende der Ausrückplatte angeordnet ist, wobei das Lagerelement zwischen dem ersten Ende und dem Kolben angeordnet ist, und/oder das ferner eine Ausrückfeder umfasst, die zwischen der ersten Wand und dem Kolben angeordnet ist, wobei die Ausrückfeder betreibbar ist, um den Kolben in die zweite Stellung zu bewegen, wobei vorzugsweise der Kolben eine erste Seite und eine zweite Seite umfasst, und wobei das Hydraulikfluid mit dem Kolben auf der ersten Seite in Kontakt steht, und die Ausrückfeder mit dem Kolben auf der zweiten Seite in Kontakt steht.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse und die Nabe mit Bezug auf den Getriebekasten drehbar sind, und/oder wobei das erste Verbindungselement mit dem Sonnenrad eines Planetenradsatzes und mit einem Elektromotor verbunden ist, und/oder wobei das zweite Verbindungselement mit einem Hohlrad eines Planetenradsatzes verbunden ist, und/oder das ferner einen ersten Motor und einen zweiten Motor umfasst, die mit den mehreren Zahnradsätzen verbunden sind, und wobei die Kupplung außer Eingriff steht und die Bremse in Eingriff steht, um einen ersten Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung zu erreichen, um ein Drehzahlverhältnis durch das Getriebe hindurch zu erzeugen, das verändert werden kann, indem die Drehzahl des ersten Motors gesteuert wird, wobei die Kupplung in Eingriff steht und die Bremse in Eingriff steht, um einen Betriebsmodus mit einem festen Gang zu erreichen, wobei die Bremse außer Eingriff steht und die Kupplung in Eingriff steht, um einen zweiten Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung zu erreichen, um ein Dreh zahlverhältnis durch das Getriebe hindurch zu erzeugen, das verändert werden kann, indem die Drehzahl des ersten Motors oder des zweiten Motors gesteuert wird, und die Kupplung außer Eingriff steht und die Bremse außer Eingriff steht, um ein Übergangsdrehzahlverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung zu erreichen.