DE102010007331A1

DE102010007331A1 - Mehrganggetriebe mit Achsübertragung

Info

Publication number: DE102010007331A1
Application number: DE102010007331A
Authority: DE
Inventors: Edwin T. Howell Grochowski; Scott H. Ypsilanti Wittkopp; James B. Clarkston Borgerson; James M. Belleville Hart
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-11-18
Also published as: US20100210388A1; US8226514B2; CN101922535A; CN101922535B

Abstract

Es sind verschiedene Ausführungsformen von elektrisch verstellbaren Getrieben vorgesehen, die zwei Motor-Generatoren, zwei Planetenradsätze und zwei Drehmomentübertragungsmechanismen aufweisen, die eine Kupplung vom rotierenden Typ und eine Kupplung vom feststehenden Typ umfassen. Ein Eingangselement ist zur gemeinsamen Rotation mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Träger von beiden Planetenradsätzen sind zur gemeinsamen Rotation miteinander und mit einem Ausgangselement verbunden. Der erste Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Eine Antriebsübertragungsanordnung überträgt Drehmoment von Bauteilen, die die erste Drehachse festlegen, auf Bauteile, die die zweite Drehachse festlegen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Seriennr. 61/152,854, die am 16. Februar 2009 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft ein Mehrganggetriebe mit einer Übertragung von Drehmoment von Bauteilen, die eine erste Drehachse definieren, auf Bauteilen, die eine zweite Drehachse definieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrisch verstellbare Getriebe weisen typischerweise ein Eingangselement, ein Ausgangselement und zwei Elektromotoren/Generatoren auf, die mit unterschiedlichen Elementen von Planetenradsätzen verbunden sind. Kupplungen lassen einen oder mehrere elektrisch verstellbare Betriebsmodi, Modi mit festem Drehzahlverhältnis oder Gang und einen rein elektrischen (mit Batterie beaufschlagten) Modus zu. Elektrisch verstellbare Getriebe können die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs auf vielerlei Weisen verbessern, vorzugsweise indem einer oder beide von den Motoren/Generatoren zum Bremsen des Fahrzeugs verwendet wird/werden und die rückgewonnene Energie dazu verwendet wird, das Fahrzeug bei ausgeschalteter Maschine elektrisch mit Leistung zu beaufschlagen.
Die Maschine kann im Leerlauf, während Zeiträumen eines Verzögerns und Bremsens und während Zeiträumen eines Betriebes mit niedriger Geschwindigkeit oder leichter Last ausgeschaltet werden, um Wirkungsgradverluste aufgrund von Maschinenwiderstand zu beseitigen. Bremsenergie, die durch regeneratives Bremsen wieder aufgefangen wird (oder elektrische Energie, die während Zeiträumen, wenn die Maschine arbeitet, erzeugt wird), wird während dieser Zeiträume mit ausgeschalteter Maschine genutzt. Eine vorübergehende Anforderung nach Maschinendrehmoment oder -leistung wird von den Motoren/Generatoren während des Betriebs in Modi mit eingeschalteter Maschine ergänzt, was eine kleinere Maschine ermöglicht, ohne das Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu verringern. Zusätzlich können die elektrisch verstellbaren Modi zulassen, dass die Maschine bei oder in der Nähe des Punkts mit optimalem Wirkungsgrad für einen gegebenen Leistungsbedarf betrieben werden kann.
Es ist herausfordernd, die zwei Motoren/Generatoren, Planetenradsätze und mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen, die notwendig sind, um die gewünschten Betriebsmodi zu erreichen, zu packen, während andere geltende Abmessungsbeschränkungen eingehalten werden und Anforderungen einer relativ einfachen Montage erfüllt werden. Obwohl elektrisch verstellbare Getriebe heutzutage in Massen produziert werden, werden sie darüber hinaus in nur einem sehr kleinen Bruchteil der Gesamtzahl von heutzutage produzierten Fahrzeugen eingebaut, und so haben wohl die Konstruktions- und Werkzeugbestückungskosten im Vergleich mit jenen Kosten für andere Typen von Getrieben einen relativ größeren Anteil der Gesamtproduktionskosten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es sind verschiedene Ausführungsformen von elektrisch verstellbaren Getrieben vorgesehen, die einen ersten und einen zweiten Motor/Generator, einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz und zwei Drehmomentübertragungsmechanismen aufweisen, die eine Kupplung vom rotierenden Typ und eine Kupplung vom feststehenden Typ umfassen. Ein Eingangselement ist zur gemeinsamen Rotation mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Träger von beiden Planetenradsätzen sind zur gemeinsamen Rotation miteinander und mit einem Ausgangselement verbunden. Der erste Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden.
Es ist eine Antriebsübertragungsanordnung vorgesehen, die ein Antriebselement, das mit dem Ausgangselement zur Rotation damit verbunden ist, ein angetriebenes Element und eine Zahnradanordnung umfasst, die ein erstes, zweites und drittes Element aufweist. Das erste Element der Zahnradanordnung ist zur Rotation mit dem angetriebenen Element verbunden. Die Antriebsübertragungsanordnung umfasst ein Differenzial, das einen Träger, der zur Rotation mit dem zweiten Element der Zahnradanordnung verbunden ist, und ein erstes und zweites Seitenrad aufweist. Das dritte Zahnradelement der Zahnradanordnung ist mit einem feststehenden Element, wie etwa einem Massefestlegungselement, verbunden. Eine endlose Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kette, verbindet das Antriebselement funktional mit dem angetriebenen Element. Das angetriebene Element, die Zahnradanordnung und das Differenzial stellen eine zweite Drehachse her. Dementsprechend überträgt die An triebsübertragungsanordnung Drehmoment von Bauteilen, die die erste Drehachse festlegen, auf Bauteile, die die zweite Drehachse festlegen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines hybrid-elektrischen Antriebsstrangs, der eine erste Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes mit einer ersten Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung umfasst;
2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung;
3 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung;
4 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung;
5 ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung;
6 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines hybrid-elektrischen Antriebsstrangs, der eine zwei te Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes mit der fünften Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung umfasst;
7 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines hybrid-elektrischen Antriebsstrangs, der die zweite Ausführungsform eines elektrisch verstellbaren Getriebes mit einer sechsten Ausführungsform einer Ausgangsübertragungsanordnung umfasst;
8–12 sind schematische Darstellungen von zusätzlichen Getriebeausführungsformen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 einen Antriebsstrang 10 für ein Fahrzeug 11. Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Maschine 12, die antriebstechnisch mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe 14 verbunden ist. Ein Ausgangselement der Maschine 12 ist zum Antreiben eines Eingangselements 16 des Getriebes 14 verbunden. Das Eingangselement 16 rotiert um und bildet eine Drehachse 18.
Ein erster Motor/Generator 20 und ein zweiter Motor/Generator 22 sind in einen Getriebekasten 24 gepackt und funktional zwischen das Eingangselement 16 und drei alternative Getriebeausgangselemente 26, 26A, 26B geschaltet. Der Getriebekasten 24 ist nur zum Teil gezeigt und ist im Allgemeinen ringförmig, wobei er das gesamte Getriebe 14 umgibt, mit Endwänden, die die axialen Enden abschließen und Zugangsöffnungen aufweisen, damit sich das Eingangselement 16 und das Ausgangselement 26, 26A oder 26B dort hindurch erstrecken können. Wie es nachstehend besprochen wird, sind auch alternative Lagen vorgesehen, die als alternative Getriebeausgangselemente 26, 26A, 26B dienen. Alle potenziellen Ausgangselemente 26, 26A, 26B sind zur gemeinsamen Rotation (d. h. mit der gleichen Drehzahl) verbunden. Ein jedes, aber nur eines, der Getriebeausgangselemente 26, 26A und 26B kann mit einer Antriebsübertragungsanordnung verbunden sein. Die Auswahl davon, welche Lage des Ausgangs als das mit dem Antriebsübertragungsanordnung verbundene Ausgangselement dienen wird, wird von Bauraumanforderungen des Antriebsstrangs 10 in dem Fahrzeug abhängen. Wie es nachstehend besprochen wird, ist, in 1, das Ausgangselement 26B mit einer Antriebsübertragungsanordnung 27 verbunden. Die verschiedenen, hierin gezeigten und beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich; jedoch stellt die Positionierung der Antriebsübertragungsanordnung innerhalb des Getriebes geeignete Bauteilabstände sicher.
Der erste Motor/Generator 20 umfasst einen ringförmigen Stator 30A, der an dem Getriebekasten 24 auf Masse festgelegt ist, und einen ringförmigen Rotor 32A, der an und zur Rotation mit einer drehbaren Rotornabe 34A und konzentrisch um die erste Drehachse 18 abgestützt ist. Eine Batterie 36, ein Leistungswechselrichter 38 und ein elektronischer Controller 43 sind funktional mit dem Stator 30A über Übertragungsleiter 41A verbunden, um die Funktion des Motors/Generators 20A als Motor, in welchem gespeicherte elektrische Leistung von der Batterie 36 an den Stator 30A geliefert wird, und als Generator, in welchem Drehmoment des rotierenden Rotors 32A in elektrische Leistung umgewandelt wird, die in der Batterie 36 gespeichert wird, zu steuern. Die Fähigkeit, einen Motor/Generator derart zu steuern, dass er als Motor oder als Generator fungiert, ist allgemein bekannt.
Ähnlich umfasst der zweite Motor/Generator 22 einen ringförmigen Stator 30B, der an dem Getriebekasten 24 auf Masse festgelegt ist, und einen ringförmigen Rotor 32B, der an einer drehbaren Rotornabe 34B abgestützt und konzentrisch um die Drehachse 18 ist. Die Batterie 36, der Leistungswechselrichter 38 und der elektronische Controller 43 sind funktional mit dem Stator 30B über Übertragungsleiter 41B verbunden, um die Funktion des Motors/Generators 22 als Motor und Generator zu steuern.
Das Getriebe 14 umfasst ferner einen ersten und zweiten Planetenradsatz 40, 50. Der Planetenradsatz 40 weist ein erstes Element auf, das ein Sonnenrad 42 ist, ein zweites Element, das ein Träger 44 ist, der mehrere Planetenräder 46 drehbar lagert, die mit dem Sonnenrad 42 kämmen, und ein drittes Element, das ein Hohlrad 48 ist, das mit den Planetenrädern 46 kämmt. Die Rotornabe 34A ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 42 verbunden. Das alternative Ausgangselement 26 ist mit dem Träger 44 zur Rotation damit verbunden.
Der Planetenradsatz 50 weist ein erstes Element auf, das ein Sonnenrad 52 ist, ein zweites Element, das ein Träger 54 ist, der mehrere Planetenräder 56 drehbar lagert, die mit dem Sonnenrad 52 kämmen, und ein drittes Element, das ein Hohlrad 58 ist, das mit den Planetenrädern 56 kämmt. Das alternative Ausgangselement 26A ist mit dem Träger 54 zur Rotation damit verbunden. Die Rotornabe 34B ist zur Rotation mit dem Sonnenrad 52 verbunden.
Das Getriebe 14 umfasst zwei Drehmomentübertragungsmechanismen. Eine Kupplung C1 vom feststehenden Typ, die auch als Bremse bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 58 an dem Getriebekasten 24 auf Masse festzulegen. Eine Kupplung C2 vom rotierenden Typ ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 42 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 58 zu verbinden. Fachleute werden erkennen, dass nur ein Teil des Getriebes 14 oberhalb des Eingangselements 16 schematisch gezeigt ist; und Teile der Planetenradsätze 40, 50, Kupplungen C1, C2 und andere Bauteile, die im Allgemeinen symmetrisch um das Eingangselement 16 sind, nicht gezeigt sind.
Eine ringförmige Hohlwelle 60, die das Ausgangselement 26B bildet und konzentrisch mit dem Eingangselement 16 ist, und Nabenelemente 66 und 68 verbinden die Träger 44, 54 zur gemeinsamen Rotation mit der Welle 60 und mit allen alternativen Ausgangselementen 26, 26A, 26B. Ein Nabenelement 70 erstreckt sich von dem Eingangselement 16, um das Hohlrad 48 zur gemeinsamen Rotation damit zu verbinden.
Das Getriebe 14 ist derart ausgestaltet, dass der Planetenradsatz 40 axial zwischen einer sich radial erstreckenden Endwand (die nicht gezeigt ist) des Kastens 24 und dem Motor/Generator 20 angeordnet ist. Die Endwand liegt links von dem Planetenradsatz 40, so wie das Getriebe 14 in 1 dargestellt ist. Der Planetenradsatz 50 ist axial zwischen den Motoren/Generatoren 20, 22 angeordnet. Die Kupplung C1 ist radial außen von und ausgerichtet mit dem Hohlrad 58 des Planetenradsatzes 50 angeordnet. Die Kupplung C2 ist axial zwischen dem Motor/Generator 20 und dem Planetenradsatz 50 angeordnet und ist mit dem Hohlrad 58 ausgerichtet.
Ein erster Vorwärtsbetriebsmodus wird hergestellt, indem die Kupplung C1 eingerückt und die Kupplung C2 gelöst wird. Dieser Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, wobei der Planetenradsatz 40 in einem Differenzialmodus arbeitet und der Planetenradsatz 50 in einem Drehmomentvervielfachungsmodus arbeitet, wobei die Maschine 12 Drehmoment liefert und der Motor/Generator 20 in einer Vorwärtsrichtung motorisch antreibt. Ein elektrisch verstellbarer Rückwärtsbetriebsmodus wird mit der gleichen Kupplungseinrückung hergestellt, wobei aber der Motor/Generator 20 in einer Rückwärtsrichtung motorisch antreibt.
Ein zweiter Vorwärtsbetriebsmodus wird hergestellt, indem die Kupplung C2 eingerückt und die Kupplung C1 ausgerückt wird. Der Schaltvorgang zwischen Modi erfolgt, wenn die Drehzahl des Rotors 32A null ist und die Drehzahl des Hohlrads 58 ebenfalls null ist (aufgrund der Einrückung der Kupplung C1), so dass der Schaltvorgang ohne Drehmomentstörung erfolgen kann. Ein festes Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird hergestellt, indem sowohl C1 als auch C2 eingerückt werden.
Es ist die Antriebsübertragungsanordnung 27 gezeigt, die durch das Ausgangselement 26B angetrieben wird, um Drehmoment von dem Getriebe 14 auf Fahrzeugräder zu übertragen. Genauer ist ein Antriebselement 72 in der Form eines Kettenrades an dem Ausgangselement 26B zur Rotation damit montiert. Eine endlose Kette 74 verbindet das Antriebselement 72 mit einem angetriebenen Element 76, ebenfalls in der Form eines Kettenrades, um Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 72 auf das angetriebene Element 76 zu übertragen. Das angetriebene Element 76 ist funktional mit einer Zahnradanordnung 78, einem Differenzial 80 und schließlich mit Radachsen 81A, 81B verbunden, um Drehmoment an die Fahrzeugräder abzugeben.
Die Zahnradanordnung 78 ist ein Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 82, das zur Rotation mit dem angetrieben Element 76 verbunden ist, einem Hohlrad 84, das an dem Getriebegehäuse 24 auf Masse festgelegt ist, und einem Träger 86, der Planetenräder 87 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 82 als auch dem Hohlrad 84 kämmen.
Das Differenzial 80 umfasst einen Träger 88, der Ritzelräder 90 drehbar lagert, die auf einer Ritzelwelle 92 rotieren. Die Ritzelräder 90 kämmen mit Seitenrädern 94A und 94B. Das Seitenrad 94A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Radachse 81A verbunden, und das Seitenrad 94B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Radachse 81B verbunden. Das angetriebene Zahnrad 76, die Zahnradanordnung 78, die Seitenräder 94A, 94B und die Radachsen 81A, 81B rotieren um und bilden eine zweite Drehachse 96. Somit ist das Getriebe 14 ausgestaltet, um Drehmoment von einer ersten Achse 18, die teilweise durch das Eingangselement 16 und das Ausgangselement 26B definiert ist, über ein Kettenrad und eine Kettenanordnung (Antriebselement 72, angetriebenes Element 76 und Kette 74), auf eine zweite Achse 96 zu übertragen, die teilweise durch die Radachsen 81A, 81B definiert ist. In der Ausführungsform von 1 ist die Zahnradanordnung 78 axial zwischen dem angetriebenen Element 76 und dem Differenzial 80 angeordnet.
Zweite Ausführungsform der Antriebsübertragungsanordnung
2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung 127, die mit dem Ausgangselement 26B des Getriebes 14 verbunden ist, um Drehmoment auf Radachsen 81A, 81B zu übertragen. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertragungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Das angetriebene Element 176 umgibt das Differenzial 80 radial. Die Kette 174 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 72 auf das angetriebene Element 176 und umgibt das Differenzial 80 radial. Sowohl das Antriebselement 72 als auch das angetriebene Element 176 sind Kettenräder. Da das angetriebene Element 176 radial mit dem Differenzial 80 ausgerichtet ist, befinden sich beide auf der gleichen Seite der Zahnradanordnung 78 (d. h. Eingang und Ausgang der Zahnradanordnung 78 befinden sich auf der gleichen Seite der Zahnradanordnung 78).
Dritte Ausführungsform der Antriebsübertragungsanordnung
3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung 227, die mit dem Ausgangselement 26B des Getriebes 14 verbunden ist, um Drehmoment auf Radachsen 81A, 81B zu übertragen. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertragungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Das angetriebene Element 276 befindet sich radial außen von der Zahnradanordnung 78 und umgibt diese teilweise radial. Die Kette 274 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 72 auf das angetriebene Element 276 und umgibt die Zahnradanordnung 78 teilweise radial. Sowohl das Antriebselement 72 als auch das angetriebene Element 276 sind Kettenräder.
Vierte Ausführungsform der Antriebsübertragungsanordnung
4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung 327, die mit dem Ausgangselement 26B des Getriebes 14 verbunden ist, um Drehmoment auf Radachsen 81A, 81B zu übertragen. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertragungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Die Kette 374 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 72 auf das angetriebene Element 376. Sowohl das Antriebselement 72 als auch das angetriebene Element 376 sind Kettenräder. Das angetriebene Element 376 ist axial zwischen der Zahnradanordnung 78 und dem Differenzial 80 angeordnet.
Fünfte Ausführungsform der Antriebsübertragungsanordnung
5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung 427, die mit dem Ausgangselement 26B des Getriebes 14 verbunden ist, um Drehmoment auf Radachsen 81A, 81B zu übertragen. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertragungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Die Kette 474 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 72 auf das angetriebene Element 476. Sowohl das Antriebselement 72 als auch das angetriebene Element 476 sind Kettenräder. Die Zahnradanordnung 78 ist axial zwischen dem angetriebenen Element 476 und dem Differenzial 80 angeordnet.
Zweite Ausführungsform eines Getriebes mit einer fünften Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung
Unter Bezugnahme auf 6 umfasst der Antriebsstrang 510 eine Maschine 12 und ein elektrisch verstellbares Getriebe 514, die viele der gleichen Bauteile aufweisen, auf die mit den gleichen Bezugszeichen verwiesen wird, die in der gleichen Weise wie mit Bezug auf das Getriebe 14 und den Antriebsstrang 10 von 1 gezeigt und beschrieben funktionieren. Obwohl es in 6 nicht gezeigt ist, sind eine Batterie 36, ein Wechselrichter 38 und ein Controller 43 mit den Statoren 30A, 30B verbunden, wie es in 1 gezeigt und beschrieben ist.
Das Getriebe 514 ist derart ausgestaltet, dass der Motor/Generator 20 axial zwischen einer sich radial erstreckenden Endwand (die nicht gezeigt ist) des Kastens 24 und dem Planetenradsatz 50 angeordnet ist. Die Kupplung C1 ist radial außen von und ausgerichtet mit dem Hohlrad 58 des Planetenradsatzes 50 angeordnet. Die Kupplung C2 ist radial innen von dem Motor/Generator 20 und axial zwischen der Endwand und dem Motor/Generator 20 angeordnet. Der Planetenradsatz 50 ist axial zwischen dem Motor/Generator 20 und dem Motor/Generator 22 angeordnet. Der Motor/Generator 22 ist axial zwischen dem Planetenradsatz 50 und dem Planetenradsatz 40 angeordnet. Der Planetenradsatz 40 ist zwischen dem Motor/Generator 22 und einer gegenüberliegenden, sich radial erstreckenden Endwand (die nicht gezeigt ist) des Kastens 24 angeordnet.
Das Getriebe 514 weist ein Eingangselement 516 auf, das axial beabstandet von und koaxial aber nicht konzentrisch mit der Welle 560 ist. Die Welle 560 [engl. which] verbindet die alternativen Ausgangselemente 526, 526A. Die Welle 562 ist koaxial mit dem Eingangselement 516. Die Ausgangselemente 526, 526A teilen sich eine gemeinsame Drehachse 518 mit dem Eingangselement 516. Das Eingangselement 516 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 48 verbunden. Die Welle 562 verbindet die Rotornabe 534A zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 42. Die Kupplung C2 ist zwischen dem sich axial erstreckenden Abschnitt 534D, der Nabe 534C und der Welle 562 eingebettet. Die Hohlwelle 560 ist konzentrisch mit der Welle 562 und verbindet den Träger 54 mit dem Träger 44 und einem damit verbundenen Ausgangselement 526. Die Hohlwelle 564 verbindet die Rotornabe 534B mit dem Sonnenrad 52. Das alternative Ausgangselement 526A erstreckt sich von dem Träger 54.
Die Antriebsübertragungsanordnung 427 von 5 ist mit einem Antriebselement 572 verbunden, das an dem Ausgangselement 526 des Getriebes 514 montiert ist, um Drehmoment auf die Radachsen 81A, 81B zu übertragen. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertra gungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Die Kette 474 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 572 auf das angetriebene Element 476. Sowohl das Antriebselement 572 als auch das angetriebene Element 476 sind Kettenräder. Das Antriebselement 572 ist axial zwischen dem Motor/Generator 22 und dem Planetenradsatz 40 angeordnet. Die Zahnradanordnung 78 ist axial zwischen dem angetriebenen Element 476 und dem Differenzial 80 angeordnet.
Zweite Ausführungsform eines Getriebes mit einer sechsten Ausführungsform einer Antriebsübertragungsanordnung
Unter Bezugnahme auf 7 umfasst ein Antriebsstrang 610 eine Maschine 12 und das elektrisch verstellbare Getriebe 514 von 6, wobei eine Antriebsübertragungsanordnung 527 durch ein Antriebselement 672 angetrieben wird, das mit dem Ausgangselement 526A des Getriebes 514 verbunden ist. Das Antriebselement 672 ist axial zwischen dem Planetenradsatz 50 und dem Motor/Generator 22 und axial zwischen den Motoren/Generatoren 20, 22 angeordnet. Die Antriebsübertragungsanordnung 527 überträgt Drehmoment auf die Radachsen 81A, 81B. Bauteile, die gleich sind wie jene der Antriebsübertragungsanordnung 27 sind mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt und beschrieben. Die Kette 574 überträgt Drehmoment von dem Antriebselement 672 auf das angetriebene Element 576. Sowohl das Antriebselement 672 als auch das angetriebene Element 576 sind Kettenräder. Die Zahnradanordnung 78 ist axial zwischen dem angetriebenen Element 576 und dem Differenzial 80 angeordnet.
Zusätzlich Ausführungsformen von Getrieben
Die 8–12 zeigen zusätzliche Ausführungsformen von Getrieben 714, 814, 914, 1014 bzw. 1114, die jeweils Motoren/Generatoren 20, 22, Planetenradsätze 40, 50 und Kupplungen C1, C2 aufweisen, wie es hierin beschrieben ist. Ein jedes weist ein jeweiliges Eingangselement 716, 816, 916, 1016 und 1116 zur Verbindung mit der Maschine 12 von 1 auf (die Maschine ist in den 8–12 nicht gezeigt). Wie bei den Getrieben der 1, 6 und 7 ist das Sonnenrad von jedem der Planetenradsätze 40, 50 zur gemeinsamen Rotation mit dem jeweiligen Rotor von Motor/Generator 20, 22 verbunden, und mehrere mögliche Ausgangselementlagen sind zur gemeinsamen Rotation mit Trägern der Planetenradsätze 40, 50 verbunden. Zum Beispiel weist das Getriebe 714 Ausgangselemente 726 und 726A auf. Jede der hierin beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen kann entweder von Ausgang 726 oder von Ausgang 726A angetrieben werden. Das Getriebe 814 weist Ausgangselemente 826, 826A und 826B auf. Jede der hierin beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen kann entweder von Ausgang 826 oder von Ausgang 826B angetrieben werden, und die Antriebsübertragungsanordnung 527 könnte von Ausgang 826A angetrieben werden. Das Getriebe 914 weist Ausgangselemente 926, 926A und 926B auf. Jede der hierin beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen kann entweder von Ausgang 926 oder von Ausgang 926B angetrieben werden, und die Antriebsübertragungsanordnung 527 könnte von Ausgang 926A angetrieben werden. Das Getriebe 1014 weist Ausgangselemente 1026, 1026A und 1026B auf. Jede der hierin beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen kann entweder von Ausgang 1026 oder von Ausgang 1026B angetrieben werden, und die Antriebsübertragungsanordnung 527 könnte von Ausgang 1026A angetrieben werden. Das Getriebe 1114 weist Ausgangselemente 1126 und 1126A auf. Jede der hierin beschriebenen Antriebsübertragungsanordnungen kann von Aus gang 1126 angetrieben werden. Die Antriebsübertragungsanordnung 527 könnte von Ausgang 1126A angetrieben werden.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug, umfassend: ein Eingangselement, ein Ausgangselement, und ein feststehendes Element; wobei das Eingangselement und das Ausgangselement eine erste Drehachse festlegen; einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein Sonnenrad, einen Träger, der Planetenräder drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweisen, wobei die Planetenräder mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmen; einen ersten und einen zweiten Motor/Generator; wobei der erste Motor/Generator zur Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist und der zweite Motor/Generator zur Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; ein Antriebselement, das mit dem Ausgangselement zur Rotation damit verbunden ist; ein angetriebenes Element; eine Zahnradanordnung, die ein erstes, zweites und drittes Element aufweist; wobei das erste Element zur Rotation mit dem angetriebenen Element verbunden ist und das dritte Element an dem feststehenden Element auf Masse festgelegt ist; ein Differenzial, das einen Träger aufweist, der zur Rotation mit dem zweiten Element der Zahnradanordnung verbunden ist, und ein erstes und zweites Seitenrad aufweist; und eine endlose Drehmomentübertragungseinrichtung, die das Antriebselement funktional mit dem angetriebenen Element verbindet; wobei das angetriebene Element, die Zahnradanordnung und das Differenzial eine zweite Drehachse festlegen.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Antriebselement und das angetriebene Element Kettenräder sind.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Zahnradanordnung ein Planetenradsatz ist, der ein Sonnenrad, einen Träger, der Planetenräder drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder der Zahnradanordnung mit sowohl dem Sonnenrad der Zahnradanordnung als auch mit dem Hohlrad der Zahnradanordnung kämmen.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 3, wobei das angetriebene Element zur Rotation mit dem Sonnenrad der Zahnradanordnung verbunden ist, der Träger des Differenzials zur Rotation mit dem Träger der Zahnradanordnung verbunden ist, und das Hohlrad der Zahnradanordnung an dem feststehenden Element auf Masse festgelegt ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Antriebselement axial zwischen dem ersten und dem zweiten Motor/Generator angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei das angetriebene Element axial zwischen der Zahnradanordnung und dem Differenzial angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Antriebselement axial zwischen einem der Motoren/Generatoren und einem der Planetenradsätze angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die endlose Drehmomentübertragungseinrichtung die Zahnradanordnung zumindest teilweise umgibt.
Elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug, umfassend: ein Eingangselement, ein Ausgangselement, und ein feststehendes Element; wobei das Eingangselement und das Ausgangselement eine erste Drehachse festlegen; einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein Sonnenrad, einen Träger, der Planetenräder drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweisen, wobei die Planetenräder mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmen; einen ersten und einen zweiten Motor/Generator; wobei der erste Motor/Generator zur Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist und der zweite Motor/Generator zur Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; ein Antriebselement, das mit dem Ausgangselement zur Rotation damit verbunden ist; wobei das Antriebselement axial benachbart zu einem der Motoren/Generatoren gegenüber dem anderen Motor/Generator und den Planetenradsätzen ist; ein angetriebenes Element; eine Zahnradanordnung, die ein erstes, zweites und drittes Element aufweist; wobei das erste Element zur Rotation mit dem angetriebenen Element verbunden ist und das dritte Element an dem feststehenden Element auf Masse festgelegt ist; ein Differenzial, das einen Träger aufweist, der zur Rotation mit dem zweiten Element der Zahnradanordnung verbunden ist, und ein erstes und zweites Seitenrad aufweist; und eine endlose Drehmomentübertragungseinrichtung, die das Antriebselement funktional mit dem angetriebenen Element verbindet; wobei das angetriebene Element, die Zahnradanordnung und das Differenzial eine zweite Drehachse festlegen.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1 oder 11, wobei die Zahnradanordnung axial zwischen dem angetriebenen Element und dem Differenzial angeordnet ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1 oder 11, wobei das angetriebene Element das Differenzial radial umgibt.