-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/620,064, die am 4. April 2012 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen.
-
GEBIET
-
Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Hybridantriebsstrang mit einer Kraftmaschine, einem Elektromotor und einem Mehrganggetriebe, und genauer ein Getriebe mit einer Mehrzahl von Gängen, Planetenradsätzen und Drehmomentübertragungseinrichtungen.
-
HINTERGRUND
-
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
-
Ein Hybridantriebsstrang weist im Allgemeinen eine Kraftmaschine, einen Elektromotor und ein Getriebe auf. Die Kraftmaschine kann eine Brennkraftmaschine oder eine ähnliche Kraftmaschine sein. Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um eine Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
-
Obgleich gegenwärtige Hybridantriebsstränge ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und verbesserte Antriebsstrangkonfigurationen, 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, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für einen verbesserten, kostengünstigen und kompakten Antriebsstrang.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Antriebsstrang der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridantriebsstrang. Der Hybridantriebsstrang umfasst eine Kraftmaschine zum Erzeugen eines Kraftmaschinen-Antriebsdrehmoments, einen Elektromotor zum Erzeugen eines Elektromotor-Antriebsdrehmoments, ein Getriebe, und eine Trennkupplung, die zum selektiven Liefern eines Kraftmaschinen-Antriebsdrehmoments an das Getriebe zwischen die Kraftmaschine und das Getriebe geschaltet ist. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Rotor des Elektromotors ist mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden, um Elektromotor-Antriebsdrehmoment an das Getriebe zu liefern.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Getriebe ein Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen auf. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen können zum Beispiel Kupplungen und Bremsen sein.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Getriebe drei Verbindungselemente auf, die ein Element von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz ständig mit einem anderen Element von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz verbinden.
-
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Getriebe sechs Drehmomentübertragungsmechanismen auf. Drei der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen sind jeweils selektiv einrückbar, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen zu verbinden. Ein unterschiedlicher Satz von dreien der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen ist jeweils selektiv einrückbar, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit einem feststehenden Element zu verbinden.
-
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar, um eine Mehrzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen und zumindest ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
-
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Antriebsstrang einen Controller in Verbindung mit der Kraftmaschine, dem Getriebe, der Trennkupplung und dem Elektromotor. Der Controller ist konfiguriert, um eine Steuerlogik auszuführen und somit den Betrieb des Antriebsstrangs zu steuern.
-
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuerlogik eine erste Steuerlogik zum teilweisen Einrücken des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus des Getriebes und eine zweite Steuerlogik zum vollständigen Einrücken des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und eine dritte Steuerlogik zum vollständigen Einrücken des vierten Übertragungsmechanismus zum Anfahren des Fahrzeugs.
-
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine vierte Steuerlogik zum Einrücken der Trennkupplung vorgesehen, um die Kraftmaschine mit dem Eingangselement des Getriebes zu verbinden, wenn die Kraftmaschine nicht Betrieb ist.
-
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine fünfte Steuerlogik zum Aktivieren des Elektromotors zum Starten der Kraftmaschine, wenn die Kraftmaschine nicht Betrieb ist.
-
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Kupplungen und Bremsen irgendein Typ einer Reibkupplung, eines Reibbandes, einer Einwegkupplung, einer wählbaren Einwegkupplung, einer Klauenkupplung, einer Synchroneinrichtung und ähnliche Einrichtungen sein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus kann jeder Knoten eine einzige Einrichtung oder ein Kombination aus diesen Einrichtungen verwenden, z. B. kann die erste Bremse als Klauenkupplungs- und eine Einwegkupplungskombination oder als eine Einwegkupplungs- und Reibkupplungskombination ausgestaltet sein. Ähnlich sind verschiedene andere Kombinationen möglich.
-
Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf die gleiche Komponente, das gleiche Element oder das gleiche Merkmal verweisen.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
-
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine schematische Darstellung einer Hybridabwandlung des Getriebes von 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist eine Wahrheitstabelle, die ein Beispiel eines Einrückungszustandes von verschiedenen Drehmoment übertragenden Elementen, um elf Vorwärtsdrehzahl- oder -übersetzungsverhältnisse und zumindest ein Rückwärtsdrehzahl- oder -übersetzungsverhältnis der in den 1–2 veranschaulichten Getriebe zu erzeugen, darstellt; und
-
4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B sind Diagrammdarstellungen von verschiedenen Verbindungen der dritten Kupplung 28 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.
-
Zu Beginn ist festzustellen, dass die Ausführungsformen des Elfgang-Hybridautomatikgetriebes der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der vier Planetenradsätze aufweisen. So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich Kopplung oder Verbindung auf eine direkte, ständige und permanente Kopplung oder Verbindung, zum Beispiel durch ein starres Element oder eine starre Welle, zwischen Elementen. Eine selektive Kopplung oder Verbindung andererseits bezieht sich auf eine selektive Kopplung durch eine Kupplung oder Bremse, wobei die Kupplung oder Bremse eingerückt und ausgerückt werden kann, so dass, wenn sie eingerückt ist, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente gemeinsam rotieren, jedoch wenn sie ausgerückt ist, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente frei sind, unabhängig zu rotieren.
-
In einer Ausführungsform ist eine zweite Komponente oder ein zweites Element eines ersten Planetenradsatzes permanent mit einer ersten Komponente oder einem ersten Element eines dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine dritte Komponente oder ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einer zweiten Komponente oder einem zweiten Element eines zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine erste Komponente oder ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einer zweiten Komponente oder einem zweiten Element eines dritten Planetenradsatzes und mit einer dritten Komponente oder einem dritten Element eines vierten Planetenradsatzes gekoppelt.
-
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhafter Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug allgemein mit Bezugszeichen 5 angegeben. Der Antriebsstrang 5 umfasst eine Kraftmaschine 6 und einen Elektromotor 8, der einem Getriebe 10 ein Antriebsdrehmoment zuführt. Die Kraftmaschine 6 kann eine herkömmliche Brennkraftmaschine oder irgendein anderer Typ von Antriebsaggregat sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Im Allgemeinen führt die Kraftmaschine 6 einer Kraftmaschinen-Trennkupplung 9 ein Antriebsdrehmoment durch eine Welle oder ein Verbindungselement 7 zu. Die Kraftmaschinen-Trennkupplung 9 ist selektiv einrückbar, um die Welle oder das Verbindungselement 7 mit einer Eingangswelle 12 des Getriebes 10 zu verbinden und diese zu trennen. Es ist festzustellen, dass verschiedene andere Verbinder, wie etwa Flex-Platten, Dämpfer und andere Verbindungselemente, zwischen der Kraftmaschine 6 und der Eingangswelle 12 des Getriebes 10 angeordnet sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Der Elektromotor 8 umfasst im Allgemeinen einen Stator und einen Rotor. Der Stator umfasst eine Mehrzahl von Wicklungen oder Phasen und ist an einer Masse, einem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 befestigt. Der Rotor umfasst eine Mehrzahl von Magneten und/oder ferromagnetischen Elementen und ist radial innen von dem Stator angeordnet. Der Rotor des Elektromotors 8 ist mit dem Getriebe 10 durch das Getriebeeingangselement 12 verbunden. Ein Antriebsstrang- oder Getriebe-Controller (nicht gezeigt) ist ebenfalls vorgesehen. Der Antriebsstrang-Controller steht mit der Kraftmaschine 6, der Trennkupplung 9, dem Elektromotor 8 und dem Getriebe 10 in Verbindung. Der Antriebsstrang-Controller weist einen Mikroprozessor oder eine ähnliche Vorrichtung und Computerablagespeicher zur Verarbeitung und zum Speichern von Antriebsstrang-Steuerlogik oder -Algorithmen auf.
-
Das Getriebe
10 ist in
1 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Komponenten einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Komponenten 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. In manchen Fällen können zwei Hebel zu einem einzigen Hebel, der mehr als drei Knoten (in der Regel vier Knoten) aufweist, kombiniert sein. Wenn zum Beispiel zwei Knoten an zwei unterschiedlichen Hebeln durch eine feste Verbindung verbunden sind, können sie als ein einziger Knoten an einem einzigen Hebel dargestellt werden. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis jedes entsprechenden 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. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in
SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Benford und Leising zu finden, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
-
Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14, einen zweiten Planetenradsatz 16, einen dritten Planetenradsatz 18, einen vierten Planetenradsatz 20 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. In dem Hebeldiagramm von 1 weist der erste Planetenradsatz 14 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 14B und einen dritten Knoten 14C. Der zweite Planetenradsatz 16 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 16A, einen zweiten Knoten 16B und einen dritten Knoten 16C. Der dritte Planetenradsatz 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Der vierte Planetenradsatz 20 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 20A, einen zweite Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.
-
Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist ständig mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
-
Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der erste Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem dritten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
-
Eine erste Kupplung 24 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20. Eine zweite Kupplung 26 verbindet den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20. Eine dritte Kupplung 28 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 und den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16.
-
Eine erste Bremse 32 verbindet den zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 34 verbindet den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
-
Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Elfganggetriebes 10 gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. Ferner ist der mit der Trennkupplung 9 verbundene Motor 6 gezeigt. Die Trennkupplung 9 wiederum verbindet die Verbindungswelle oder das Verbindungselement 7 selektiv mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12. Zusätzlich, wie es zuvor beschrieben wurde, ist der Elektromotor 8 mit der Eingangswelle 12 verbunden und liefert ein Antriebsdrehmoment an die Eingangswelle 12, wenn zum Beispiel der Motor 6 von der Trennkupplung 9 getrennt ist.
-
Zum Beispiel umfasst der erste Planetenradsatz 14 ein Sonnenradelement 14A, ein Hohlradelement 14B und ein Planetenradträgerelement 14C, das einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das Hohlradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Der Satz Planetenräder 14D ist derart konfiguriert, dass ein jedes mit sowohl dem Sonnenradelement 14A als auch dem Hohlradelement 14C kämmt.
-
Der zweite Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16C, ein Hohlradelement 16A und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen jeweils nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Hohlradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Welle oder dem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Hohlradelement 16A als auch dem Sonnenradelement 16C zu kämmen.
-
Der dritte Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenradelement 18C, ein Hohlradelement 18A und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden.
-
Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 52 und einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Hohlradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18C als auch dem Hohlradelement 18A zu kämmen.
-
Der vierte Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 20C, ein Hohlradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Hohlradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Das Planetenradträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 und einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 60 verbunden. Die Planetenräder 20D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 20C als auch dem Hohlradelement 20A zu kämmen.
-
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Antriebsquelle, wie etwa einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt), verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit einem anderen Ausgang, wie etwa der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt), verbunden.
-
Die Drehmomentübertragungsmechanismen, die die erste, zweite und dritte Kupplung 24, 26, 28 und die erste, zweite und dritte Bremse 32, 34 und 36 umfassen, sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente 42, 44, 46, 48, 52, 54, 56, 58 und 60 der Planetenradsätze 14, 16, 18, 20 und des Gehäuses 50.
-
Zum Beispiel ist die erste Kupplung 24 selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 zu verbinden. Die zweite Kupplung 26 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 zu verbinden. Die dritte Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 zu verbinden.
-
Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 60 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 60 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die Komponenten der Planetenradsätze wiederum, die mit jedem der Verbindungselemente verbunden sind, sind ebenfalls entsprechend verbunden oder eingeschränkt.
-
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Elfganggetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in elf oder mehr Vorwärts-Drehzahl-Drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnis oder jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis (Gang) wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 24, zweite Kupplung 26, dritte Kupplung 28, erste Bremse 32, zweite Bremse 34 und dritte Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
-
3 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
-
Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die dritte Kupplung 28, die erste Bremse 32 und die zweite Bremse 34 eingerückt oder aktiviert. Die dritte Kupplung 28 verbindet die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48. Die erste Bremse 32 verbindet die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 60 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 60 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des Trägerelements 20B relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt. Die zweite Bremse 34 verbindet die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des Sonnenrads 18C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt. Gleichermaßen werden beispielsweise elf Vorwärtsübersetzungsverhältnisse durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 3 gezeigt ist.
-
Ferner zieht die vorliegende Erfindung in Betracht, dass zumindest ein zusätzlicher Rückwärtsgang (RW2) durch das Getriebe der 1 und 2 erreichbar ist. Wie es in 3 gezeigt ist, wird durch selektive Aktivierung oder Einrückung der ersten Bremse 32, der zweiten Bremse 34 und der dritten Bremse 36 ein zweites Rückwärtsübersetzungsverhältnis erreicht. Die erste Bremse 32 verbindet die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 60 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 60 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des Trägerelements 20B relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt. Die zweite Bremse 34 verbindet die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des Sonnenrads 18C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt. Die dritte Bremse 36 verbindet die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des Sonnenrads 16C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt.
-
Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände der Elfgangausführungsform des Getriebes 10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind, und dass zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
-
In verschiedenen Implementierungen des Getriebes 10 kann der Elektromotor 8 angewandt werden, um ein regeneratives Bremsen zur Verfügung zu stellen. In manchen Implementierungen kann der Elektromotor 8 angewandt werden, um das Fahrzeug mit jedem der elf Vorwärtsübersetzungsverhältnisse und dem einen oder den mehreren Rückwärtsübersetzungsverhältnissen anzufahren und anzutreiben. Durch Einarbeiten der Kraftmaschinen-Trennkupplung 9 zwischen der Welle oder dem Verbindungselement 7 und der Getriebeeingangswelle 12 kann der Elektromotor 8 verwendet werden, um die Kraftmaschine 6 zu starten, wobei die Notwendigkeit für einen Startermotor potenziell beseitigt wird.
-
Zusätzlich zieht die vorliegende Erfindung andere Ausführungsformen von Getriebe 10 in Betracht, die unterschiedliche Verbindungen für die dritte Kupplung 28 aufweisen, wie es in den 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B veranschaulicht ist. Zum Beispiel verbindet die dritte Kupplung 28 eines Getriebes 10' in 4A den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16. In 4B verbindet die dritte Kupplung 28 des Getriebes 10' das Trägerelement 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Hohlrad 16A des zweite Planetenradsatzes 16. In 5A verbindet die dritte Kupplung 28 des Getriebes 10'' den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem ersten Knoten 16A des zweite Planetenradsatzes 16. In 5B verbindet die dritte Kupplung 28 des Getriebes 10'' das Sonnenrad 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Hohlrad 16A des zweite Planetenradsatzes 16. In 6A verbindet die dritte Kupplung 28 des Getriebes 10''' den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem zweiten Knoten 16B des zweite Planetenradsatzes 16. In 6B verbindet die dritte Kupplung 28 des Getriebes 10''' das Sonnenrad 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Trägerelement 16B des zweite Planetenradsatzes 16.
-
In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Eingangswellen oder -elemente 12 der Getriebe 10, 10' 10'' und 10''' mit einem Drehmomentwandler oder direkt mit der Kraftmaschine verbunden sein. In dem Fall, dass die Eingangswelle direkt mit der Kraftmaschine verbunden ist und kein Drehmomentwandler vorgesehen ist, wird die dritte Kupplung 28 als eine Fahrzeuganfahrkupplung verwendet. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug aus dem Stillstand in dem ersten Gang gestartet wird, werden die erste Kupplung 26 und die erste Bremse 32 eingerückt und die dritte Kupplung 28 kann schlupfen (indem sie nicht vollständig eingerückt wird). Zum Anfahren des Fahrzeugs wird die dritte Kupplung 28 vollständig eingerückt. Wenn das Fahrzeug steht und in den Rückwärtsgang geschaltet wird, werden die erste und zweite Bremse 32 und 34 eingerückt und die dritte Kupplung 28 kann schlupfen, bis die dritte Kupplung vollständig eingerückt ist und das Fahrzeug im Rückwärtsgang angefahren wird. Die dritte Kupplung 28 kann modifiziert werden, um die Haltbarkeit, Größe, usw. zu erhöhen und somit als die Reibungsanfahrkupplung zu fungieren.
-
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen im Umfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Umfang der Erfindung anzusehen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford und Leising [0027]
