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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 9. Dezember 2011 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0131882 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Hybridgetriebe, und insbesondere eine Struktur eines Getriebes, das geeignet ist, Leistung von einem Verbrennungsmotor und einem Motor an Antriebsräder zu übertragen.
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Im Allgemeinen verwenden Hybridfahrzeuge zwei oder mehrere Energiequellen und werden zumeist in einer Kombination eines vorhandenen Verbrennungsmotors, der fossile Brennstoffe verwendet, und wenigstens eines Motors, der elektrische Energie verwendet, benutzt, obwohl verschiedene andere Verfahren in Abhängigkeit von der Kombination vieler Energiequellen verwendet werden können.
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In Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmotor und/oder der Motor betrieben wird, können die Hybridfahrzeuge einen Elektrofahrzeug(EV)-Modus, in dem der Antrieb nur durch den Motor erfolgt, einen Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus, in dem der Antrieb durch sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Motor erfolgt, und einen Verbrennungsmotor-Modus realisieren, in dem der Antrieb nur durch den Verbrennungsmotor erfolgt. Ebenso kann das Hybridfahrzeug einen Generator mittels kinetischer Energie in dem Fahrzeug anstelle von Verlustenergien aus herkömmlichen Reibungsbremsungen während eines Leerlaufstopps und während einer Verzögerung des Fahrzeuges betreiben. Daher können Hybridfahrzeuge im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen die Kraftstoffeffizienz durch Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs mittels regenerativer Bremsung erhöhen, bei der die erzeugte elektrische Energie in einer Batterie gespeichert wird und dann zum Antreiben des Fahrzeuges oder dergleichen wiederverwendet wird.
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In solchen Hybridfahrzeugen werden eine Vielzahl von Hybridgetrieben verwendet, wie zum Beispiel ein Getriebe, das nur einen einzigen Motor verwendet, wie in 1 gezeigt ist.
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Speziell ist ein Automatikgetriebe 500, bei dem ein herkömmlicher Drehmomentwandler weggelassen ist, über eine Reibungskupplung 502 mit einem Verbrennungsmotor 504 verbunden, und ein Motor 506 ist mit einer Antriebswelle des Automatikgetriebes 500 verbunden. Alternativ kann das Automatikgetriebe 500 durch ein herkömmliches stufenloses Getriebe (CVT) und dergleichen ersetzt werden.
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Bei dem oben beschriebenen Hybridgetriebe kann der EV-Modus mittels des Motors 506 während eines Fahrzeuganfahrens durchgeführt werden, und dann wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein vorbestimmter Wert ist, der Verbrennungsmotor 504 gestartet, und die Reibungskupplung 502 wird eingerückt, so dass die Beschleunigungsfähigkeit und die Kraftstoffeffizienz durch eine Drehmomentverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor 504 und dem Motor 506 erhöht werden können. Ebenso kann während einer Bremsung die Bremsenergie über den Motor 506 als elektrische Energie zurückgewonnen werden, was zu einer Erhöhung der Kraftstoffeffizienz führt. Außerdem kann, da im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Hybridgetriebestrukturen, die zwei Motoren verwenden, nur ein einziger Motor verwendet wird, ein deutlicher Vorteil im Hinblick auf Kosteneinsparungen erreicht werden.
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Jedoch treten bei Hybridgetrieben mit einer solchen Struktur einige Problems auf. Zum Beispiel kann ein Stoß verursacht werden, wenn die Kupplung nach dem Starten des Verbrennungsmotors eingerückt wird. Ebenso kann, wenn die Ladungsmenge der Batterie unzureichend ist oder die Leistung des Motors gering ist, d. h. wenn eine Bergauffahrt mit geringer Geschwindigkeit mittels des Drehmoments des Verbrennungsmotors kontinuierlich erforderlich ist, die Leistung der Hybridgetriebe vermindert werden. Die Leistungsminderung umfasst einen Stoß infolge eines Schlupfes der Kupplung, eine Instabilität der Drehzahlsteuerung, oder einen thermischen Verschleiß der Kupplung. Außerdem kann, da die Antriebswelle für die Verbrennungsmotorleistung und die Antriebswelle für die Motorleistung identisch sind, die Verwendung eines optimalen Betriebseffizienzpunktes des Motors, bei dem der Motor eine höhere Drehzahl als die des Verbrennungsmotors hat, begrenzt sein, so dass keine ausreichende Erhöhung der Kraftstoffeffizienz realisiert werden kann.
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Mit der Erfindung wird ein Hybridgetriebe mit einem einzigen Motor ohne einem Drehmomentwandler geschaffen, um die Kosten zu reduzieren. Der Motor kann benutzt werden, um einen sanften Start eines Fahrzeuges zu schaffen und auch elektrischen Strom zu erzeugen. Ein durch den Drehmomentwandler und eine Reibungskupplung verursachter Schlupf kann vermieden werden. Eine regenerative Bremsung kann durchgeführt werden, um die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges zu erhöhen. Eine Drehmomentunterstützung während der Beschleunigung kann mittels des Motors durchgeführt werden, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu verbessern. Ein Leistungsantriebspfad von dem Verbrennungsmotor und ein Leistungsantriebspfad von dem Motor können unterschiedlich voneinander bestimmt werden, um den optimalen Betriebseffizienzpunkt des Motors ohne Beschränkung auf eine bestimmte Drehzahl des Verbrennungsmotors zu verwenden, was zu einer Maximierung der Kraftstoffeffizienz führt.
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Gemäß der Erfindung weist ein Hybridgetriebe auf: einen ersten Planetengetriebesatz, der aus einem komplexen Planetengetriebe gebildet ist, das mit einem Antriebselement, einem Motor/Generator und einer ersten Kupplung verbunden ist, und der vier oder mehr Drehelemente aufweist, und einen zweiten Planetengetriebesatz, der mit einem Abtriebselement verbunden ist und vier oder mehr Drehelemente aufweist, wobei ein erstes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes mit dem Antriebselement normalerweise oder wahlweise verbunden ist, die erste Kupplung derart installiert ist, dass sie die Drehung eines dritten Drehelements des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise stoppt, und ein viertes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes mit dem Motor/Generator normalerweise oder wahlweise verbunden ist.
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Ein zweites Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes kann mit zwei oder mehr Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein, die mit dem Abtriebselement nicht wahlweise verbunden sind. Ein zweites Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes kann über Kupplungen mit zwei oder mehr Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein, die mit dem Abtriebselement nicht wahlweise verbunden sind.
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Ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes kann über eine sechste Kupplung mit einem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein, ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist mit dem Abtriebselement wahlweise verbunden, ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine vierte Kupplung und eine zweite Kupplung mit dem Antriebselement und einem Getriebegehäuse wahlweise verbunden, und ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine fünfte Kupplung und eine dritte Kupplung mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden.
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Der erste Planetengetriebesatz kann durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern gebildet sein, die Drehelemente des ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Hohlrad, die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger und ein zweites Hohlrad, das zweite Hohlrad bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, das erste Hohlrad ist mit dem zweiten Planetenradträger wahlweise verbunden und bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, der erste Planetenradträger ist mit dem zweiten Sonnenrad wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, und das erste Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes.
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Die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes können ein drittes Sonnenrad, ein viertes Sonnenrad, einen dritten und einen vierten Planetenradträger und ein drittes und ein viertes Hohlrad umfassen, das vierte Sonnenrad bildet das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, das dritte und das vierte Hohlrad bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, der dritte und der vierte Planetenradträger bilden das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, und das dritte Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes.
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Der erste Planetengetriebesatz kann durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern gebildet sein, die Drehelemente des ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Hohlrad, die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger und ein zweites Hohlrad, das erste Hohlrad ist mit dem zweiten Hohlrad wahlweise verbunden und bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, der zweite Planetenradträger bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, der erste Planetenradträger ist mit dem zweiten Sonnenrad wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, und das erste Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes.
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Die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes können ein drittes Sonnenrad, ein viertes Sonnenrad, einen dritten und einen vierten Planetenradträger und ein drittes und ein viertes Hohlrad umfassen, das vierte Sonnenrad bildet das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, das dritte und das vierte Hohlrad bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, der dritte und der vierte Planetenradträger bilden das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, und das dritte Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes.
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Ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes kann über eine sechste Kupplung mit einem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein, ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist mit dem Abtriebselement wahlweise verbunden, ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine vierte Kupplung und eine zweite Kupplung mit dem Antriebselement und einem Getriebegehäuse wahlweise verbunden, und ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine siebte Kupplung, eine fünfte Kupplung und eine dritte Kupplung mit dem Antriebselement, dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes und dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden.
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Der erste Planetengetriebesatz kann durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern gebildet sein, die Drehelemente des ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Hohlrad, die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger und ein zweites Hohlrad, des erste Hohlrad ist mit dem zweiten Planetenradträger wahlweise verbunden und bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, das zweite Hohlrad bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, der erste Planetenradträger ist mit dem zweiten Sonnenrad wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, und das erste Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes.
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Die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes können ein drittes Sonnenrad, ein viertes Sonnenrad, einen dritten und einen vierten Planetenradträger und ein drittes und ein viertes Hohlrad umfassen, des vierte Sonnenrad bildet das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, das dritte und das vierte Hohlrad bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, der dritte und der vierte Planetenradträger bilden des dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, und des dritte Sonnenrad bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes.
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Ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes kann mit einem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein und über eine fünfte Kupplung mit einem fünften Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden sein, ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist mit dem Abtriebselement wahlweise verbunden, ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine vierte Kupplung und eine zweite Kupplung mit dem Antriebselement und einem Getriebegehäuse wahlweise verbunden, ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine sechste Kupplung mit dem fünften Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden, und das fünfte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist über eine siebte Kupplung mit dem ersten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, über die fünfte Kupplung mit dem ersten Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, über die sechste Kupplung mit dem vierten Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes und über eine dritte Kupplung mit dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden, das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes ist mit dem Antriebselement wahlweise verbunden, und des erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes ist mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise verbunden.
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Der erste Planetengetriebesatz kann durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern gebildet sein, die Drehelemente des ersten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Hohlrad, die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger und ein zweites Hohlrad, das erste Hohlrad ist mit dem zweiten Planetenradträger wahlweise verbunden und bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, das zweite Hohlrad bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, der erste Planetenradträger ist mit dem zweiten Sonnenrad wahlweise verbunden und bildet des dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes, und das erste Sonnenrad bildet des vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes.
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Der zweite Planetengetriebesatz kann durch Kombinieren eines dritten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern und eines vierten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern gebildet sein, die Drehelemente des dritten Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern umfassen ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenradträger und ein drittes Hohlrad, die Drehelemente des vierten Planetengetriebes mit Einzelplanetenrädern umfassen ein viertes Sonnenrad, einen vierten Planetenradträger und ein viertes Hohlrad, das dritte Sonnenrad bildet des erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, das vierte Hohlrad bildet das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, des dritte Hohlrad ist mit dem vierten Planetenradträger wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, der dritte Planetenradträger bildet des vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes, und das vierte Sonnenrad bildet das fünfte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Ansicht der Struktur eines herkömmlichen Hybridgetriebes;
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2 ein Hybridgetriebe gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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3 ein Hebeldiagramm des Hybridgetriebes aus 2;
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4 eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes aus 2;
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5 ein Hybridgetriebe gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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6 ein Hebeldiagramm des Hybridgetriebes aus 5;
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7 eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes aus 5;
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8 ein Hybridgetriebe gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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9 ein Hebeldiagramm des Hybridgetriebes aus 8;
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10 eine Tabelle der Betriebsmodi. des Hybridgetriebes aus 8;
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11 ein Hybridgetriebe gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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12 ein Hebeldiagramm des Hybridgetriebes aus 11;
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13 eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes aus 11;
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14 ein Hebeldiagramm eines Hybridgetriebes gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung;
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15 bis 17 Hebeldiagramme, die Startzustände eines Fahrzeuges mit dem Hybridgetriebe gemäß der Erfindung darstellen;
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18 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D1 darstellt;
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19 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D2 darstellt;
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20 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D3 darstellt;
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21 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D4 darstellt;
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22 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D5 darstellt;
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23 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Gangstufe D6 darstellt; und
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24 ein Hebeldiagramm, das einen Zustand des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in der Rückwärtsgangstufe R darstellt.
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Mit Bezug auf die 2 bis 13 wird ein Hybridgetriebe nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die eine gemeinsame Konfiguration mit einem ersten Planetengetriebesatz PGS1 und einem zweiten Planetengetriebesatz PGS2 haben. Der erste Planetengetriebesatz PGS1 ist aus einem komplexen Planetengetriebe gebildet, das mit einem Antriebselement ANTRIEB, einem Motor/Generator MG und einer ersten Kupplung CL1 verbunden ist, und weist vier oder mehr Drehelemente auf. Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 ist mit einem Abtriebselement ABTRIEB verbunden und weist vier oder mehr Drehelemente auf. Ein erstes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 ist mit dem Antriebselement ANTRIEB normalerweise oder wahlweise verbunden, die erste Kupplung CL1 ist derart installiert, dass sie die Drehung eines dritten Drehelements des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 wahlweise stoppt, und ein viertes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 ist mit dem Motor/Generator MG normalerweise oder wahlweise verbunden. Das heißt, die erste Kupplung CL1 ist mit einem Getriebegehäuse derart verbunden und an diesem installiert, dass sie im Wesentlichen die Funktion einer Bremse durchführt.
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Gemeinsam ist in den Ausführungsformen ein zweites Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 zum Beispiel über Kupplungen mit zwei oder mehr Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 wahlweise verbunden, die mit dem Abtriebselement ABTRIEB nicht normalerweise verbunden sind.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 ist gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 über eine sechste Kupplung CL6 mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 wahlweise verbunden. Ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist mit dem Abtriebselement ABTRIEB normalerweise oder wahlweise verbunden. Ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine vierte Kupplung CL4 und eine zweite Kupplung CL2 mit dem Antriebselement ANTRIEB und dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden. Ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine fünfte Kupplung CL5 und eine dritte Kupplung CL3 mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 wahlweise verbunden.
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Der erste Planetengetriebesatz PGS1 ist durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes PS2 mit Einzelplanetenrädern gebildet. Die Drehelemente des ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetenradträger C1 und ein erstes Hohlrad R1, und die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes PS2 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenradträger C2 und ein zweites Hohlrad R2. Das zweite Hohlrad R2 bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1. Das erste Hohlrad R1 ist mit dem zweiten Planetenradträger C2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1. Der erste Planetenradträger C1 ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1. Das erste Sonnenrad S1 bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1.
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Außerdem umfassen die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ein drittes Sonnenrad S3, ein viertes Sonnenrad S4, einen dritten und einen vierten Planetenradträger C3 und C4 und ein drittes und ein viertes Hohlrad R3 und R4. Das vierte Sonnenrad S4 bildet das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, das dritte und das vierte Hohlrad R3 und R4 bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, der dritte und der vierte Planetenradträger C3 und C4 bilden das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, und das dritte Sonnenrad S3 bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2. Daher bildet der wie oben beschriebene zweite Planetengetriebesatz PGS2 im Wesentlichen ein Planetengetriebe des Ravigneaux-Typs.
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Speziell ist das Antriebselement ANTRIEB mit dem zweiten Hohlrad R2 normalerweise oder wahlweise verbunden und über die vierte Kupplung CL4 mit dem dritten und dem vierten Planetenradträger C3 und C4 wahlweise verbunden. Der Motor/Generator MG ist mit dem ersten Sonnenrad S1 normalerweise oder wahlweise verbunden. Die erste Kupplung CL1 ist derart gestaltet, dass sie ein Festlegen des ersten Planetenradträgers C1 und des zweiten Sonnenrades S2 ermöglicht. Das erste Hohlrad R1 und der zweiten Planetenradträger C2 sind über die fünfte Kupplung CL5 mit dem dritten Sonnenrad S3 verbunden und über die sechste Kupplung CL6 mit dem vierten Sonnenrad S4 verbunden. Die zweite Kupplung CL2 ist derart gestaltet, dass sie ein Festlegen des dritten und des vierten Planetenradträgers C3 und C4 ermöglicht, und die dritte Kupplung CL3 ist derart gestaltet, dass sie ein Festlegen des dritten Sonnenrades S3 ermöglicht. Das Abtriebselement ABTRIEB ist mit dem dritten und dem vierten Hohlrad R3 und R4 verbunden.
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4 zeigt eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Mit Bezug auf die 5 und 6 ist gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung der erste Planetengetriebesatz PGS1 durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes PS2 mit Einzelplanetenrädern gebildet. Die Drehelemente des ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetenradträger C1 und ein erstes Hohlrad R1, und die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes PS2 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenradträger C2 und ein zweites Hohlrad R2. Das erste Hohlrad R1 ist mit dem zweiten Hohlrad R2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, der zweite Planetenradträger C2 bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, der erste Planetenradträger C1 ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, und das erste Sonnenrad S1 bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1.
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Ebenso umfassen die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ein drittes Sonnenrad S3, ein viertes Sonnenrad S4, einen dritten und einen vierten Planetenradträger C3 und C4 und ein drittes und ein viertes Hohlrad R3 und R4. Das vierte Sonnenrad S4 bildet das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, das dritte und das vierte Hohlrad R3 und R4 bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, der dritte und der vierte Planetenradträger C3 und C4 bilden das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, und des dritte Sonnenrad S3 bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2. Daher bildet der wie oben beschriebene zweite Planetengetriebesatz PGS2 im Wesentlichen ein Planetengetriebe des Ravigneaux-Typs.
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Des heißt, die oben beschriebene zweite Ausführungsform ist mit Ausnahme der Konfigurationen und somit der Verbindungsbeziehungen des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 im Wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform.
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7 zeigt eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Mit Bezug auf die 8 und 9 ist gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 über eine sechste Kupplung CL6 mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 wahlweise verbunden. Ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist mit dem Abtriebselement ABTRIEB normalerweise oder wahlweise verbunden. Ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine vierte Kupplung CL4 und eine zweite Kupplung CL2 mit dem Antriebselement ANTRIEB und dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden. Ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine siebte Kupplung CL7 mit dem Antriebselement ANTRIEB, über eine fünfte Kupplung CL5 mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 und über eine dritte Kupplung CL3 mit dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden.
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Hier ist der erste Planetengetriebesatz PGS1 durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes PD2 mit Doppelplanetenrädern gebildet. Die Drehelemente des ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetenradträger C1 und ein erstes Hohlrad R1, und die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes PD2 mit Doppelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenradträger C2 und ein zweites Hohlrad R2. Des erste Hohlrad R1 ist mit dem zweiten Planetenradträger C2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet des erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, das zweite Hohlrad R2 bildet des zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, der erste Planetenradträger C1 ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, und das erste Sonnenrad S1 bildet des vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1.
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Die Drehelemente des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 umfassen ein drittes Sonnenrad S3, ein viertes Sonnenrad S4, einen dritten und einen vierten Planetenradträger C3 und C4 und ein drittes und ein viertes Hohlrad R3 und R4. Des vierte Sonnenrad S4 bildet des erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, des dritte und das vierte Hohlrad R3 und R4 bilden das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, der dritte und der vierte Planetenradträger C3 und C4 bilden das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, und des dritte Sonnenrad S3 bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2. Daher bildet der wie oben beschriebene zweite Planetengetriebesatz PGS2 im Wesentlichen ein Planetengetriebe des Ravigneaux-Typs.
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10 zeigt eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Mit Bezug auf die 11 und 12 ist gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ein erstes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 normalerweise oder wahlweise verbunden und über eine fünfte Kupplung CL5 mit einem fünften Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 wahlweise verbunden. Ein zweites Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist mit dem Abtriebselement ABTRIEB normalerweise oder wahlweise verbunden. Ein drittes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine vierte Kupplung CL4 und eine zweite Kupplung CL2 mit dem Antriebselement ANTRIEB und dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden. Ein viertes Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine sechste Kupplung CL6 mit dem fünften Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 wahlweise verbunden. Des fünfte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist über eine siebte Kupplung CL7 mit dem ersten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, über die fünfte Kupplung CL5 mit dem ersten Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, über die sechste Kupplung CL6 mit dem vierten Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 und über eine dritte Kupplung CL3 mit dem Getriebegehäuse wahlweise verbunden. Hier ist des erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 mit dem Antriebselement ANTRIEB wahlweise verbunden, und des erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 ist mit dem zweiten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1 wahlweise verbunden.
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Der erste Planetengetriebesatz PGS1 ist durch Kombinieren eines ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern und eines zweiten Planetengetriebes PD2 mit Doppelplanetenrädern gebildet. Die Drehelemente des ersten Planetengetriebes PS1 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein erstes Sonnenrad S1, einen ersten Planetenradträger C1 und ein erstes Hohlrad R1, und die Drehelemente des zweiten Planetengetriebes PD2 mit Doppelplanetenrädern umfassen ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenradträger C2 und ein zweites Hohlrad R2. Das erste Hohlrad R1 ist mit dem zweiten Planetenradträger C2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das erste Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, des zweite Hohlrad R2 bildet das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, der erste Planetenradträger C1 ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, und das erste Sonnenrad S1 bildet das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1.
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Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 ist durch Kombinieren eines dritten Planetengetriebes PD3 mit Doppelplanetenrädern und eines vierten Planetengetriebes PS4 mit Einzelplanetenrädern gebildet. Die Drehelemente des dritten Planetengetriebes PD3 mit Doppelplanetenrädern umfassen ein drittes Sonnenrad S3, einen dritten Planetenradträger C3 und ein drittes Hohlrad R3, und die Drehelemente des vierten Planetengetriebes PS4 mit Einzelplanetenrädern umfassen ein viertes Sonnenrad S4, einen vierten Planetenradträger C4 und ein viertes Hohlrad R4. Das dritte Sonnenrad S3 bildet des erste Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, das vierte Hohlrad R4 bildet das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, das dritte Hohlrad R3 ist mit dem vierten Planetenradträger C4 normalerweise oder wahlweise verbunden und bildet das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, der dritte Planetenradträger C3 bildet das vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2, und das vierte Sonnenrad S4 bildet das fünfte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2.
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13 zeigt eine Tabelle der Betriebsmodi des Hybridgetriebes gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform der Erfindung.
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Nachfolgend wird der Betrieb der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung anhand von Hebeldiagrammen beschrieben, die in den 14 bis 24 gezeigt sind. In 14 ist ein Hebeldiagramm des Hybridgetriebes gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. Die 15 bis 24 zeigen Hebeldiagramme des Hybridgetriebes gemäß der Erfindung in verschiedenen Fahrzuständen des Fahrzeuges und Gangstufen des Getriebes.
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Die Bezugszeichen 1 bis 4 in 14 bezeichnen das erste bis vierte Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PGS1, während die Bezugszeichen 5 bis 8 in 14 das erste bis vierte Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 bezeichnen. Daher wird im folgenden der Betrieb anhand der Bezugszeichen in 14 beschrieben.
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Die 15 bis 17 zeigen die Zustände eines Fahrzeuges beim Starten. 15 zeigt einen Anfangszustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h ist, und die 16 und 17 zeigen Zustände, in denen die Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich ansteigt.
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Zuerst ist mit Bezug auf 15 das Antriebselement ANTRIEB mit einem Verbrennungsmotor verbunden, so dass das Antriebselement ANTRIEB durch die Leistung des Verbrennungsmotors gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt werden, da die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h ist, die Drehelemente 5, 6, 7 und 8 gestoppt. Außerdem ist die sechste Kupplung CL6 eingerückt, so dass das Drehelement 2 zusammen mit dem Drehelement 5 gestoppt wird. Infolgedessen werden die Drehelemente 3 und 4 mit einem negativen(–) Drehzahlwert gedreht, und durch eine Drehmomentsteuerung des Motors/Generators MG wird ein Antriebsdrehmoment an das Abtriebselement ABTRIEB übertragen.
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Wenn das Drehelement 6 beginnt, sich zu drehen, wird das Drehelement 7 durch Einrücken der zweiten Kupplung CL2 gestoppt, wie in 16 gezeigt ist. Basierend auf dieser Bedingung werden die Drehzahlen der Drehelemente 5 und 8 bestimmt. Ebenso wird durch Einrücken der sechsten Kupplung CL6 das Drehelement 2 mit derselben Drehzahl wie die des Drehelements 5 gedreht. Hierbei werden ein Drehmoment des Verbrennungsmotors und ein Drehmoment des Motor/Generators MG kombiniert, so dass das Antriebsdrehmoment weiter an das Abtriebselement ABTRIEB übertragen wird, wodurch ein sanfter Start beibehalten wird.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ein bestimmtes Niveau erreicht, wird eine Steuerung durchgeführt, um eine festgelegte Gangstufe D1 zu realisieren, in der die Drehmomentsteuerung des Motor/Generators MG derart durchgeführt wird, dass die Drehzahl des Drehelements 3 „0” werden kann, wie in 17 gezeigt ist.
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Wie in 18 gezeigt, wird, wenn sich die Drehzahl des Drehelements 3 „0” nähert, die erste Kupplung CL1 eingerückt, und dann wird das Drehmoment des Motor/Generators MG aufgehoben, wodurch die festgelegte Gangstufe D1 realisiert wird.
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Wenn eine zusätzliche Beschleunigung erforderlich ist, nachdem die festgelegte Gangstufe D1 realisiert ist, führt der Motor/Generator MG ein negatives(–) Drehmoment zu, so dass das Fahrzeug in einem Drehmomenthilfsmodus angetrieben wird, in dem eine Antriebsleistung, die viel höher als die der Gangstufe D1 ist, an das Abtriebselement ABTRIEB übertragen werden kann.
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Wenn eine Bremskraft in der Gangstufe D1 erforderlich ist, kann eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors reduziert oder aufgehoben werden, und dann kann dem Motor/Generator MG ein positives(+) Drehmoment zugeführt werden, wodurch eine Steuerung zur Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird. Eine solche positive(+) Drehmomentsteuerung ermöglicht eine Stromerzeugungssteuerung, bei welcher der Strom in Abhängigkeit vom Leistungsfluss an den Motor/Generator MG erzeugt wird.
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Daher kann die Bremsenergie als elektrischer Strom zurückgewonnen werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges erhöht wird. Ebenso ist, wie in 18 gezeigt, die Drehzahl des Motor/Generators MG in einer negativen(–) Richtung, und deren Größe kann von der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterschiedlich realisiert werden. Daher kann die Drehzahl des Motor/Generators MG höher als eine normale Drehzahl des Verbrennungsmotors gestellt werden, so dass der Motor/Generator MG in der Nähe des optimalen Betriebseffizienzpunktes des Motor/Generators MG weiter betrieben werden kann, wodurch die Effizienz der Stromerzeugung erhöht wird.
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19 zeigt einen Zustand, in dem eine Gangstufe D2 realisiert ist. In diesem Zustand sind die erste Kupplung CL1, die dritte Kupplung CL3 und die sechste Kupplung CL6 eingerückt. 20 zeigt einen Zustand, in dem eine Gangstufe D3 realisiert ist. Hier sind die erste Kupplung CL1, die fünfte Kupplung CL5 und die sechste Kupplung CL6 eingerückt, so dass der zweite Planetengetriebesatz PGS2 im Wesentlichen dieselbe Drehzahl wie die des Drehelements 2 hat und die entsprechende Leistung an das Abtriebselement ABTRIEB abgibt.
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21 zeigt einen Zustand, in dem eine Gangstufe D4 realisiert ist, in der die erste Kupplung CL1, die vierte Kupplung CL4 und die sechste Kupplung CL6 eingerückt sind. Daher wird die Leistung des Antriebselements ANTRIEB über die vierte Kupplung CL4 an das Drehelement 7 stabil übertragen, und dann wird die Drehzahl entsprechend einem Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 reduziert. Die entsprechende Leistung wird über das Drehelement 6 an das Abtriebselement ABTRIEB abgegeben.
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22 zeigt einen Zustand, in dem eine Gangstufe D5 realisiert ist. Hier sind die erste Kupplung CL1, die vierte Kupplung CL4 und die fünfte Kupplung CL5 eingerückt, während die zweite Kupplung CL2 ausgerückt ist. In diesem Zustand wird das Antriebselement ANTRIEB zusammen mit den Drehelementen 1 und 7 gedreht, und das Drehelement 8 wird durch die fünfte Kupplung CL5 auf das Drehelement 2 beschränkt, so dass eine Leistung, bei der die Drehzahl entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 erhöht wird, über das Drehelement 6 abgegeben wird.
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23 zeigt einen Zustand, in dem eine Gangstufe D6 realisiert ist. Die erste Kupplung CL1, die dritte Kupplung CL3 und die vierte Kupplung CL4 sind eingerückt, so dass das Drehelement 8 durch die dritte Kupplung CL3 festgelegt ist. In diesem Zustand kann, wenn die Leistung des Antriebselements ANTRIEB über die vierte Kupplung CL4 dem zweiten Planetengetriebesatz PGS2 zugeführt wird, die Leistung, bei der die Drehzahl entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 erhöht wird, über das Drehelement 6 abgegeben werden.
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24 zeigt einen Zustand, in dem eine Rückwärts gangstufe R realisiert ist. Hier sind die erste Kupplung CL1, die zweite Kupplung CL2 und die fünfte Kupplung CL5 eingerückt, so dass das Drehelement 7 durch die zweite Kupplung CL2 festgelegt ist. In diesem Zustand wird eine Drehkraft des durch den ersten Planetengetriebesatz PGS1 reduzierten Drehelements über die fünfte Kupplung CL5 an des Drehelement 8 übertragen. Daher gibt das Drehelement 6 des zweiten Planetengetriebesatzes PGS2 eine umgekehrte Drehkraft an das Abtriebselement ABTRIEB ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2011-0131882 [0001]
