DE102013220672A1

DE102013220672A1 - Elektrisch verstellbares getriebe für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102013220672A1
Application number: DE102013220672.0A
Authority: DE
Inventors: John A. Diemer; Pete R. Garcia; Douglas John Dwenger; Boris Burgman; Robert Joseph Gonzales; Kent A. Miller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: US8758179B2; DE102013220672B4; CN103770638B; US20140113760A1; CN103770638A

Abstract

Es ist ein elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug offenbart. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement und ein Ausgangselement, die jeweils um eine erste Achse drehbar sind. Das Getriebe umfasst einen Kasten, der einen Hohlraum zwischen einer ersten Endwand und einer zweiten Endwand bildet. Das Getriebe umfasst einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator, die in dem Hohlraum angeordnet sind, wobei ein zweiter Planetenradsatz zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist. Das Getriebe umfasst einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist. Das Getriebe umfasst einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der zwischen der ersten Endwand und dem ersten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist. Der erste Motor/Generator ist zwischen dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus entlang der ersten Achse angeordnet. Das Getriebe umfasst einen Dämpfermechanismus, der zwischen der zweiten Endwand und dem ersten Planetenradsatz entlang der ersten Achse angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Elektrisch verstellbare Getriebe besitzen üblicherweise ein Eingangselement, ein Ausgangselement und zwei Elektromotoren/Generatoren, die mit unterschiedlichen Elementen von Planetenradsätzen verbunden sind. Kupplungen ermöglichen einen oder mehrere elektrisch verstellbare Betriebsmodi, Modi mit festem Drehzahlverhältnis und einen nur elektrischen (batteriebetriebenen) Modus. Elektrisch verstellbare Getriebe können die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs in einer Vielzahl von Arten, hauptsächlich durch Verwendung von einem oder beiden von den Motoren/Generatoren für die Fahrzeugbremsung und durch Verwendung der regenerierten Energie zur elektrischen Leistungsversorgung des Fahrzeugs, während die Maschine ausgeschaltet ist, verbessern. Im Leerlauf, während Perioden der Verzögerung und Bremsung und während Perioden des Betriebs bei niedriger Drehzahl oder leichter Last kann die Kraftmaschine ausgeschaltet werden, um Wirkungsgradverluste infolge des Kraftmaschinenwiderstandes zu beseitigen. Die über regenerative Bremsung aufgefangene Bremsenergie (oder die während Zeiträumen, wenn die Kraftmaschine arbeitet, erzeugte elektrische Energie) wird während dieser Zeiträume mit ausgeschalteter Kraftmaschine genutzt. Ein vorübergehender Bedarf an Kraftmaschinen-Drehmoment oder -leistung wird durch die Motoren/Generatoren während des Betriebs in Modi mit eingeschalteter Kraftmaschine ergänzt, was eine kleinere Kraftmaschine zulässt, ohne die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs zu verringern. Außerdem können die elektrisch verstellbaren Modi zulassen, dass die Kraftmaschine für einen gegebenen Leistungsbedarf bei oder nahe bei dem Punkt des optimalen Wirkungsgrads betrieben werden kann.
Es ist herausfordernd, die zwei Motoren/Generatoren, Planetenradsätze und mehreren Kupplungen, 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 darüber hinaus diese in nur einem kleinen Bruchteil der Gesamtzahl von heutzutage produzierten Fahrzeugen eingebaut, und so haben wohl die Konstruktions- und Werkzeugbestückungskosten im Vergleich mit den Kosten für andere Typen von Getrieben einen relativ größeren Anteil an den Gesamtproduktionskosten.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug bereit. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement und ein Ausgangselement, die jeweils um eine erste Achse drehbar sind. Das Getriebe umfasst auch einen Kasten, der einen Hohlraum zwischen einer ersten Endwand und einer zweiten Endwand bildet. Die erste und zweite Endwand sind voneinander entlang der ersten Achse beabstandet. Das Getriebe umfasst auch einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils in dem Hohlraum angeordnet sind und jeweils ein Sonnenrad, einen Träger, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweisen, wobei die Ritzelräder mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad von entsprechenden des ersten und zweiten Planetenradsatzes kämmen. Das Getriebe umfasst ferner einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator, die in dem Hohlraum angeordnet und voneinander entlang der ersten Achse beabstandet sind, so dass der zweite Planetenradsatz zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist. Der erste Motor/Generator ist zur Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, und der zweite Motor/Generator ist zur Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Zusätzlich umfasst das Getriebe einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an dem Kasten festzulegen. Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus ist zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet. Das Getriebe umfasst auch einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist zwischen der ersten Endwand und dem ersten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet. Zusätzlich ist der erste Motor/Generator zwischen dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus entlang der ersten Achse angeordnet. Das Getriebe umfasst auch einen Dämpfermechanismus, der mit dem Eingangselement und dem ersten Planetenradsatz in dem Hohlraum gekoppelt ist. Der Dämpfermechanismus ist zwischen der zweiten Endwand und dem ersten Planetenradsatz entlang der ersten Achse angeordnet.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug bereit. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement und ein Ausgangselement, die jeweils um eine erste Achse drehbar sind. Das Getriebe umfasst auch einen Kasten, der einen Hohlraum zwischen einer ersten Endwand und einer zweiten Endwand bildet. Die erste und zweite Endwand sind voneinander entlang der ersten Achse beabstandet. Das Getriebe umfasst ferner einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils in dem Hohlraum angeordnet sind und jeweils ein Sonnenrad, einen Träger, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweisen, wobei die Ritzelräder mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad von entsprechenden des ersten und zweiten Planetenradsatzes kämmen. Zusätzlich umfasst das Getriebe einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator, die in dem Hohlraum angeordnet und voneinander entlang der ersten Achse beabstandet sind, so dass der zweite Planetenradsatz zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist. Der erste Motor/Generator ist zur Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, und der zweite Motor/Generator ist zur Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der erste und zweite Motor/Generator umfassen jeweils einen Rotor, einen Stator und einen Resolver, wobei der Stator des ersten und zweiten Motor/Generators jeweils an dem Kasten festgelegt ist. Das Getriebe umfasst ferner einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an dem Kasten festzulegen. Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus ist zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet. Das Getriebe umfasst auch einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist zwischen der ersten Endwand und dem ersten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet. Zusätzlich ist der erste Motor/Generator zwischen dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus entlang der ersten Achse angeordnet. Das Getriebe umfasst ferner einen Dämpfermechanismus, der mit dem Eingangselement und dem ersten Planetenradsatz in dem Hohlraum gekoppelt ist. Der Dämpfermechanismus ist zwischen der zweiten Endwand und dem ersten Planetenradsatz entlang der ersten Achse angeordnet.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Offenbarung unterstützen und beschreiben, aber der Umfang der Offenbarung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich die besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der Ansprüche ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Offenbarung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst, das einen Drehmomentbremsmechanismus und einen Drehmomentbegrenzermechanismus aufweist.
2 ist ein Schema des Antriebsstrangs von 1, wobei der Drehmomentbremsmechanismus und der Drehmomentbegrenzermechanismus entfernt sind.
3 ist ein Schema eines Controllers, einer Batterie, eines ersten Motors/Generators, der mit einem ersten Leistungs-Stromrichter zusammenarbeitet, und eines zweiten Motors/Generators, der mit einem zweiten Leistungs-Stromrichter zusammenarbeitet.
4 ist eine schematische Schnittansicht eines Dämpfermechanismus, der einen Flansch eines Käfigs umfasst, der mit einem Hohlrad eines ersten Planetenradsatzes in Eingriff steht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile angeben, ist in den 1 und 2 allgemein ein Antriebsstrang 10 für ein Fahrzeug gezeigt. Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Kraftmaschine 12 und ein elektrisch verstellbares Getriebe 14 für das Fahrzeug. Die Kraftmaschine 12 ist antriebstechnisch mit dem elektrisch verstellbaren Getriebe 14 verbunden. Die Kraftmaschine 12 ist in den 1 und 2 nur zu Veranschaulichungszwecken schematisch gezeigt. Das elektrisch verstellbare Getriebe 14 kann für ein Hybridfahrzeug oder irgendein anderes geeignetes Fahrzeug sein.
Nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Getriebe 14 ein Eingangselement 16 und ein Ausgangselement 18, die jeweils um eine erste Achse 20 drehbar sind. Genauer ist die Kraftmaschine 12 mit dem Eingangselement 16 des Getriebes 14 derart gekoppelt, dass die Kraftmaschine 12 das Eingangselement 16 antreiben kann.
Wieder 1 zugewandt, umfasst das Getriebe 14 auch einen Kasten 22, der einen Hohlraum 24 zwischen einer ersten Endwand 26 und einer zweiten Endwand 28 bildet. Die erste und zweite Endwand sind voneinander entlang der ersten Achse 20 beabstandet. Es ist festzustellen, dass der Kasten 22 eine oder mehrere Wände 30 zusätzlich zu der ersten und zweiten Endwand 26, 28 umfassen kann.
Der Kasten 22 kann eine Mehrzahl von sich dort hindurch erstreckenden Zugangslöchern 32 für das Eingangselement 16 und das Ausgangselement 18 bilden, wobei die Zugangslöcher 32 voneinander beanstandet sind. Im Allgemeinen bildet eine von der ersten und zweiten Endwand 26, 28 zumindest eines der Zugangslöcher 32 zur Aufnahme des Eingangselements 16. In einer Ausführungsform bildet die zweite Endwand 28 zumindest eines der Zugangslöcher 32 mit dem dort hindurch angeordneten Eingangselement 16. Daher ist in bestimmten Ausführungsformen das Eingangselement 16 durch eines der Zugangslöcher 32 zumindest teilweise in dem Hohlraum 24 des Kastens 22 angeordnet, so dass ein Teil des Eingangselements 16 in dem Hohlraum 24 angeordnet ist und ein anderer Teil des Eingangselements 16 außerhalb des Hohlraums 24 angeordnet ist. Daher ist die Kraftmaschine 12 mit dem Eingangselement 16 außerhalb des Kastens 22 gekoppelt. Das Eingangselement 16, das Ausgangselement 18 und der Kasten 22 können verschiedene Komponenten umfassen, um den Hohlraum 24 an den Zugangslöchern 32 abzudichten. Der Kasten 22 kann als ein feststehendes Element bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 kann das Getriebe 14 auch zumindest ein alternatives Ausgangselement 34 umfassen, das in einer alternativen Lage in dem Getriebe 14 angeordnet ist. Alle Ausgangselemente 18, 34 sind miteinander verbunden, um gemeinsam (d. h. mit derselben Drehzahl) zu rotieren. Das alternative Ausgangselement 34 arbeitet mit einem der Zugangslöcher 32 des Kastens 22 zusammen. Die Ausgangselemente 18, 34 sind jeweils um die erste Achse 20 drehbar. Wenn mehr als ein alternatives Ausgangselement 18, 34 benutzt wird, ist jedes der Ausgangselemente 18, 34 in alternativen Lagen in dem Getriebe 14 angeordnet, und daher sind die Zugangslöcher 32 voneinander beabstandet.
Den 1 und 2 zugewandt, kann das Getriebe 14 auch eine Antriebstransfer-Baugruppe 36 umfassen, die in dem Hohlraum 24 des Kastens 22 angeordnet und mit einem der Ausgangselemente 18, 34 verbunden ist. Darüber hinaus kann der Achsantrieb mit der Antriebstransfer-Baugruppe 36 verbunden sein. Genauer kann eines der Ausgangselemente 18, 34 mit dem Achsantrieb durch die Antriebstransfer-Baugruppe 36 verbunden sein. Die Auswahl davon, welche Lage des Ausgangs als das mit dem Antriebstransfer-Baugruppe 36 verbundene Ausgangselement 18 dienen wird, wird von Bauraumanforderungen des Antriebsstrangs 10 des Fahrzeugs abhängen. Das Positionieren der Antriebstransfer-Baugruppe 36 in dem Getriebe 14 stellt genaue Komponentenzwischenräume sicher. Die Antriebstransfer-Baugruppe 36 wird nachstehend weiter besprochen.
Das Getriebe 14 umfasst ferner einen ersten Planetenradsatz 38 und einen zweiten Planetenradsatz 40, die jeweils in dem Hohlraum 24 angeordnet sind. Der erste und zweite Planetenradsatz 38, 40 weisen jeweils ein erstes Element auf, das ein Sonnenrad 42 ist, ein zweites Element, das ein Träger 44 ist, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern 46 drehbar lagert, und ein drittes Element, das ein Hohlrad 48 ist. Die Ritzelräder kennen mit dem Sonnenrad 42 und dem Hohlrad 48 von entsprechenden des ersten und zweiten Planetenradsatzes 38, 40. Mit anderen Worten kämmen die Ritzelräder 46 des ersten Planetenradsatzes 38 mit den Sonnen- und Hohlrädern 42, 48 des ersten Planetenradsatzes 38. Ähnlich kämmen die Ritzelräder 46 des zweiten Planetenradsatzes 40 mit den Sonnen- und Hohlrädern 42, 48 des zweiten Planetenradsatzes 40.
Unter Fortsetzung mit den 1 und 2 umfasst das Getriebe 14 auch einen ersten Motor/Generator 50 und einen zweiten Motor/Generator 52, die in dem Hohlraum 24 angeordnet und voneinander entlang der ersten Achse 20 beabstandet sind, so dass der zweite Planetenradsatzes 40 zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet ist. Der erste Motor/Generator 50 ist zur Rotation mit dem Sonnenrad 42 des ersten Planetenradsatzes 38 verbunden, und der zweite Motor/Generator 52 ist zur Rotation mit dem Sonnenrad 42 des zweiten Planetenradsatzes 40 verbunden. Im Allgemeinen ist der zweite Motor/Generator 52 zwischen dem ersten und zweiten Planetenradsatz 38, 40 entlang der ersten Achse 20 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 1 können der erste und zweite Motor/Generator 50, 52 jeweils einen Rotor 54, einen Stator 56 und einen Resolver 58 umfassen. Im Allgemeinen ist der Rotor 54 des ersten Motors Generators 50 zwischen dem Stator 56 und dem Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 quer zu der ersten Achse 20 angeordnet. Ähnlich ist der Rotor 54 des zweiten Motors/Generators 20 zwischen dem Stator 56 und dem Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 quer zu der ersten Achse 20 angeordnet. Der Rotor 54 des ersten Motors/Generators 50 ist um die erste Achse 20 unabhängig von den Stator 56 und dem Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 drehbar. Gleichermaßen ist der Rotor 54 des zweiten Motors/Generators 52 um die erste Achse 20 unabhängig von den Stator 56 und dem Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 drehbar. Der Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 kann eine Stellung des Rotors 54 des ersten Motors/Generators 50 vor, während und nach einer Rotation dieses Rotors 54 ermitteln. Ähnlich kann der Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 eine Stellung des Rotors 54 des zweiten Motors/Generators 52 vor, während und nach einer Rotation dieses Rotors 54 ermitteln. Wie es oben besprochen wurde, ist der zweite Planetenradsatz 40 zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet, und genauer ist der zweite Planetenradsatz 40 zwischen den Resolvern 58 des ersten und zweiten Motors/Generators 50, 52 angeordnet. Es ist festzustellen, dass der Resolver 58 von einem jeden von dem ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 sich in jeder geeigneten Lage befinden kann.
Unter Bezugnahme auf 3 ist der Stator 56 des ersten Motors/Generators 50 funktional mit einer Batterie 60, einem ersten Leistungsstromrichter 62 und einem Controller 64 verbunden, um die Funktion des ersten Motors/Generators 50 als ein Motor und ein Generator zu steuern. Darüber hinaus ist der Stator 56 des zweiten Motors/Generators 52 funktional mit der Batterie 60, einem zweiten Leistungsstromrichter 66 und dem Controller 64 verbunden, um die Funktion des zweiten Motors/Generators 52 als ein Motor und ein Generator zu steuern. Wenn der erste und/oder zweite Motor/Generator 50, 52 als der Motor fungieren, wird daher Energie, die in der Batterie 60 gespeichert ist, dem Stator 56 des ersten und/oder zweiten Motors/Generators 50, 52 zugeführt. Wenn der erste und/oder zweite Motor/Generator 50, 52 als der Generator fungieren, wird Drehmoment von dem Rotor 54 des ersten und/oder zweiten Motors/Generators 50, 52, der um die erste Achse 20 rotiert, in elektrische Energie umgewandelt, die in der Batterie 60 gespeichert wird. Die Fähigkeit, die Motoren/Generatoren 50, 52 derart zu steuern, dass sie als der Motor oder der Generator fungieren, ist allgemein bekannt und wird hierin nicht ausführlich besprochen. 3 veranschaulicht die Batterie 60, den Controller 64, den ersten und zweiten Leistungsstromrichter 62, 66 und den ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 allein zu Veranschaulichungszwecken schematisch.
Wieder 1 zugewandt, kann der Rotor 54 des ersten und zweiten Motors/Generators 50, 52 jeweils eine Nabe 68 umfassen, die den jeweiligen Rotor 54 lagert. Die Nabe 68 des Rotors 54 des ersten Motors/Generators 50 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 42 des ersten Planetenradsatzes 38 verbunden. Genauer verbindet eine erste Welle 70 die Nabe 68 des Rotors 54 des ersten Motors/Generators 50 mit den Sonnenrad 42 des ersten Planetenradsatzes 38 zum Vorsehen einer gemeinsamen Rotation der Nabe 68, des Rotors 54 des ersten Motors/Generators 50 und des Sonnenrads 42 des ersten Planetenradsatzes 38. Von daher ist die erste Welle 70 um die erste Achse 20 drehbar.
Die Nabe 68 des Rotors 54 des zweiten Motors/Generators 52 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 42 des zweiten Planetenradsatzes 40 verbunden. Genauer verbindet eine Hohlwelle 72 die Nabe 68 des Rotors 54 des zweiten Motors/Generators 52 mit den Sonnenrad 42 des zweiten Planetenradsatzes 40 zum Vorsehen einer gemeinsamen Rotation der Nabe 68, des Rotors 54 des zweiten Motors/Generators 52 und des Sonnenrads 42 des zweiten Planetenradsatzes 40. Von daher ist die Hohlwelle 72 um die erste Achse 20 drehbar.
Im Allgemeinen ist eine zweite Welle 74 mit den Ausgangselementen 18, 34 verbunden, wobei die zweite Welle 74 um die erste Achse 20 drehbar ist. Genauer verbindet die zweite Welle 74 die Träger 44 des ersten und zweiten Planetenradsatzes 38, 40 miteinander. Darüber hinaus ist die zweite Welle 74 um die erste Welle 70 herum angeordnet oder umgibt diese. Eines der Ausgangselemente 18, 34 ist mit dem Träger 44 des ersten Planetenradsatzes 38 zur Rotation damit und somit mit der zweiten Welle 74 verbunden. Ähnlich ist ein anderes der Ausgangselemente 18, 34 mit dem Träger 44 des zweiten Planetenradsatzes 40 zur Rotation damit und somit mit der zweiten Welle 74 verbunden.
Unter Fortsetzung mit 1 kann das Getriebe 14 auch eine erste Abstützung 46 umfassen, die an dem Kasten 22 in dem Hohlraum 24 angebracht ist. Der erste Motor/Generator 50 ist an der ersten Abstützung 76 derart befestigt, dass die erste Abstützung 76 den ersten Motor/Generator 50 abstützt. Mit anderen Worten ist der erste Motor/Generator 50 an der ersten Abstützung 76 montiert, um eine erste modulare Einheit zu bilden. Deshalb ist die erste modulare Einheit an den Kasten 22 in dem Hohlraum 24 angebracht. Darüber hinaus sind der Rotor 54, der Stator 56 und der Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 mit der ersten Abstützung 76 gekoppelt, um weiter die erste modulare Einheit zu bilden. Von daher ist die erste modulare Einheit, die den Rotor 54, den Stator 56 und den Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 umfasst, an dem Kasten 22 in dem Hohlraum 24 angebracht. Genauer ist die erste modulare Einheit an einer von der ersten und zweiten Endwand 26, 28 in dem Hohlraum 24 angebracht, um die erste modulare Einheit an dem Kasten 22 zu befestigen. In einer Ausführungsform ist die erste modulare Einheit an der ersten Endwand 26 angebracht, wie es in 1 gezeigt ist. Die erste modulare Einheit stellt eine vollständige Motor/Generator-Unterbaugruppe bereit, die in den Hohlraum 24 eingesetzt und an dem Kasten 22 als eine Einheit angebracht werden kann. Somit ist der erste Motor/Generator 50 an der ersten Abstützung 76 angeordnet, um den Bauraum des ersten Motors/Generators 50 zu verbessern. Darüber hinaus vereinfacht die erste modulare Einheit den Einbau des ersten Motors/Generators 50 in dem Hohlraum 24 des Kastens 22, indem der erste Motor/Generator 50 im Voraus an der ersten Abstützung 76 angebaut wird.
Das Getriebe 14 kann ferner eine zweite Abstützung 78 umfassen, die an der ersten Abstützung 76 in dem Hohlraum 24 des Kastens 22 zum Befestigen der zweiten Abstützung 78 an dem Kasten 22 angebracht ist. Der zweite Motor/Generator 52 ist an der zweiten Abstützung 78 derart befestigt, dass die zweite Abstützung 78 den zweiten Motor/Generator 52 abstützt. Mit anderen Worten ist der zweite Motor/Generator 52 an der zweiten Abstützung 78 montiert, um eine zweite modulare Einheit zu bilden. Im Allgemeinen ist die erste modulare Einheit zwischen dem Kasten 22 und der zweiten modularen Einheit in dem Hohlraum 24 angeordnet. Genauer ist, wie oben besprochen, in einer Ausführungsform die erste modulare Einheit an der ersten Endwand 26 angebracht; Deshalb ist die erste modulare Einheit im Allgemeinen zwischen der ersten Endwand 26 und der zweiten modularen Einheit angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen sind der Rotor 54, der Stator 56 und der Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 mit der zweiten Abstützung 78 gekoppelt, um weiter die zweite modulare Einheit zu bilden. Von daher ist die zweite modulare Einheit, die den Rotor 54, den Stator 56 und den Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 umfasst, an der ersten modularen Einheit in dem Hohlraum 24 des Kastens 22 angebracht. Die zweite modulare Einheit stellt eine vollständige Motor/Generator-Unterbaugruppe bereit, die in den Hohlraum 24 als eine Einheit eingesetzt werden kann. Somit ist der zweite Motor/Generator 52 an der zweiten Abstützung 78 angeordnet, um den Bauraum des zweiten Motors/Generators 52 zu verbessern. Darüber hinaus vereinfacht die zweite modulare Einheit den Einbau des zweiten Motors/Generators 52 in dem Hohlraum 24 des Kastens 22, indem der zweite Motor/Generator 52 im Voraus an der zweiten Abstützung 78 angebaut wird. Zusätzlich ist die zweite modulare Einheit an der ersten modularen Einheit derart angebracht, dass die erste und zweite modulare Einheit entlang der Achse 20 in dem Hohlraum 24 des Kastens 22 miteinander ausgerichtet sind. Deshalb können die erste und zweite modulare Einheit in den Hohlraum 24 durch die gleiche Seite des Kastens 22 eingesetzt werden, um die erste und zweite modulare Einheit in dem Hohlraum 24 auszurichten. Das Ausrichten der ersten und zweiten modularen Einheit entlang der ersten Achse 20 verbessert den Bauraum des ersten und zweiten Motors/Generators 50, 52 in dem Hohlraum 24 des Kastens 22.
Im Allgemeinen ist der Stator 56 des ersten Motors/Generators 50 an dem Kasten 22 festgelegt. In bestimmten Ausführungsformen ist der Stator 56 des ersten Motors/Generators 50 durch die erste Abstützung 76 an dem Kasten 22 festgelegt. Darüber hinaus ist im Allgemeinen der Stator 56 des zweiten Motors/Generators 52 an dem Kasten 22 festgelegt. In bestimmten Ausführungsformen ist der Stator 56 des zweiten Motors/Generators 52 durch die zweite Abstützung 78 an dem Kasten 22 festgelegt. Es ist festzustellen, dass der Stator 56 des zweiten Motors/Generators 52 durch die erste und zweite Abstützung 76, 78 an dem Kasten 22 festgelegt sein kann.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst das Getriebe 14 auch einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80, der in dem Hohlraum 24 angeordnet ist und selektiv betätigt ist, um das Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 an dem Kasten 22 festzulegen. Genauer ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 mit der ersten Abstützung 76 gekoppelt oder an dieser angebracht; deshalb ist das selektive Betätigen des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80, um das Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 an dem Kasten 22 festzulegen, ferner derart gebildet, dass das Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 durch die erste Abstützung 76 selektiv an dem Kasten 22 festgelegt wird. Im Allgemeinen ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zwischen dem Resolver 58 des ersten Motors/Generators 50 und dem Rotor 54 des zweiten Motors/Generators 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet.
Darüber hinaus ist in bestimmten Ausführungsformen der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 radial außen von einem von dem ersten und zweiten Planetenradsatz 38, 40 relativ zu der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist in einer Ausführungsform der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 radial außen von dem zweiten Planetenradsatz 40 relativ zu der ersten Achse 20 angeordnet. Von daher ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 allgemein mit dem Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 quer zu der ersten Achse 20 ausgerichtet.
Wie es in 1 gezeigt ist, kann ein Rohr 82 zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator 50, 52 angeordnet sein, um mit dem ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zusammenzuarbeiten. Genauer kann sich das Rohr 82 zwischen dem Stator 56 des ersten und zweiten Motors/Generators 50, 52 erstrecken, um mit dem ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zum Zuführen oder Leiten von Fluid zu dem ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zusammenzuarbeiten. Darüber hinaus kann die erste Abstützung 76 eine Durchbrechung 84 in Fluidverbindung mit dem Rohr 82 und dem ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 zum Zuführen oder Leiten des Fluids zu dem ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 bilden.
Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 kann als eine erste Kupplung gebildet sein. Die erste Kupplung kann eine Kupplung vom feststehenden Typ oder irgendein anderer geeigneter Typ von Kupplung sein. Die Kupplung vom feststehenden Typ kann auch als eine Bremskupplung bezeichnet werden. Es ist festzustellen, dass der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 jede geeignete Konfiguration haben kann.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Getriebe 14 ferner einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86, der in dem Hohlraum 24 angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Sonnenrad 42 des ersten Planetenradsatzes 38 mit dem Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 zu verbinden. Genauer wird der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 betätigt, um das Sonnenrad 42 des ersten Planetenradsatzes 38 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 zu verbinden. Im Allgemeinen ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 zwischen der ersten Endwand 26 und dem ersten Motor/Generator 50 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der erste Motor/Generator 50 zwischen dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 80, 86 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Zusätzlich ist der erste Motor/Generator 50 zwischen dem zweiten Planetenradsatz 40 und dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 entlang der ersten Achse 20 angeordnet.
Wie es in 1 gezeigt ist, kann ein Führungselement 88 an einer der Wände 26, 28, 30 entlang der ersten Achse 20 befestigt oder angebracht sein, um mit dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 zusammenzuarbeiten. Genauer ist das Führungselement 88 in bestimmten Ausführungsformen an der ersten Endwand 26 zum Zuführen oder Leiten von Fluid zu dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 und zumindest einer anderen Komponente des Getriebes 14, wie etwa einem Zahnradkasten, einem Lager usw., befestigt oder angebracht.
Das Führungselement 88 definiert eine Mehrzahl von Wegen 90 in Fluidverbindung mit dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 und der ersten Welle 70 zum Zuführen oder Leiten des Fluids zu dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 und der zumindest einen weiteren Komponente des Getriebes 14. Das Fluid wird der ersten Endwand 26 zugeführt oder durch diese geführt, in jeweilige Wege 90 des Führungselements 88 und heraus zu dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 und der ersten Welle 70. Deshalb definiert der Kasten 22 eine Mehrzahl von Kanälen 92, die mit jeweiligen Wegen 90 zusammenarbeiten.
Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 kann als eine zweite Kupplung gebildet sein. Die zweite Kupplung kann eine Kupplung vom rotierenden Typ oder irgendein anderer geeigneter Typ von Kupplung sein. Es ist festzustellen, dass der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 jede geeignete Konfiguration haben kann.
Ein erster Vorwärts-Betriebsmodus wird hergestellt, indem der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 aktiviert oder eingerückt wird und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 deaktiviert oder ausgerückt wird. Dieser Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, wobei der erste Planetenradsatz 38 in einem Differenzialmodus arbeitet und der zweite Planetenradsatz 40 in einem Drehmomentvervielfachungsmodus arbeitet, wobei die Kraftmaschine 12 Drehmoment liefert und der erste Motor/Generator 50 in einer Vorwärtsrichtung motorisch antreibt. Ein elektrisch verstellbarer Rückwärts-Betriebsmodus wird mit der gleichen Aktivierung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80 und der Aktivierung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus 86 hergestellt, wobei aber der erste Motor/Generator 50 in einer Rückwärtsrichtung motorisch antreibt.
Ein zweiter Vorwärts-Betriebsmodus wird hergestellt, indem der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 86 aktiviert oder eingerückt wird und der erste Drehmomentübertragungsmechanismus 80 deaktiviert oder ausgerückt wird. Das Schalten zwischen Modi erfolgt, wenn die Drehzahl des Rotors 54 des ersten Motors/Generators 50 null ist und die Drehzahl des Hohlrads 48 des zweiten Planetenradsatzes 40 ebenfalls null ist (aufgrund der Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus 80), so dass das Schalten ohne Drehmomentstörung erfolgen kann. Ein festes Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird hergestellt, indem sowohl der erste als auch der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 80, 86 eingerückt werden.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Getriebe 14 einen Dämpfermechanismus 94, der mit dem Eingangselement 16 und dem ersten Planetenradsatz 38 in dem Hohlraum 24 gekoppelt ist. Im Allgemeinen ist der Dämpfermechanismus 94 zwischen der zweiten Endwand 28 und dem ersten Planetenradsatz 38 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Das Eingangselement 16 ist durch den Dämpfermechanismus 94 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 verbunden.
Unter Bezugnahme auf 1 kann der Dämpfermechanismus 94 eine Platte 96, die an dem Eingangselement 16 angebracht ist, und einen Käfig 98 umfassen, der um die Platte 96 herum angeordnet ist. Darüber hinaus ist der Käfig 98 mit der Platte 96 und dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt. Der Käfig 98 und die Platte 96 sind derart miteinander gekoppelt, dass während des Laufs der Kraftmaschine 12 eine Relativbewegung zwischen dem Käfig 98 und der Platte 96 zugelassen wird und verhindert wird, wenn die Kraftmaschine 12 gestartet wird, wie es nachstehend weiter besprochen wird. Es ist festzustellen, dass der Dämpfermechanismus 94 andere Komponenten umfassen kann, wie zum Beispiel eine Mehrzahl von Isolatorfedern 100, die mit der Platte 96 und dem Käfig 98 gekoppelt sind, um eine Relativbewegung zwischen der Platte 96 und dem Käfig 98 zu dämpfen, wenn die Kraftmaschine 12 laufen gelassen wird.
Unter Fortsetzung mit 1 kann der Käfig 98 einen Flansch 102 umfassen, der sich von dort erstreckt, wobei der Flansch 102 mit dem ersten Planetenradsatz 38 gekoppelt ist. Genauer steht der Flansch 102 in bestimmten Ausführungsformen mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 in Eingriff, wie es in 4 gezeigt ist. Mit anderen Worten ist der Flansch 102 direkt mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt (siehe 4). Deshalb kann sich die Stellung des Flansches 102 ändern, aber der Flansch 102 und das Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 sind quer zu der ersten Achse 20 miteinander ausgerichtet.
Wieder den 1 und 2 zugewandt, kann das Getriebe 14 auch einen Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 umfassen, der funktional mit dem Dämpfermechanismus 94 gekoppelt ist, so dass eine Betätigung des Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 für eine gemeinsame Rotation der Platte 96 und des Käfigs 98 um die erste Achse 20 mit dem Eingangselement 16 sorgt. Mit anderen Worten sorgt eine Betätigung des Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 für eine synchronisierte Rotation der Platte 96 und des Käfigs 98 um die erste Achse 20 mit dem Eingangselement 16, um die Kraftmaschine 12 des Fahrzeugs zu starten. Im Allgemeinen ist der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 zwischen der zweiten Endwand 28 und dem ersten Planetenradsatz 38 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 zwischen der zweiten Endwand 28 und der Platte 96 des Dämpfermechanismus 94 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 durch die zweite Endwand 28 abgestützt. Der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 kann ferner als eine Überbrückungskupplung gebildet sein.
Der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 kann einen Kolben 106 umfassen, der zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung entlang der ersten Achse 20 bewegbar ist, wobei der Kolben 106 kontinuierlich in die Anfangsstellung vorgespannt ist. Die zweite Endwand 28 bildet einen Durchgangsweg 108 zum Zuführen oder Leiten von Fluid zu der Rückseite des Kolbens 106, um den Kolben 106 in die Endstellung zu bewegen. Wenn der Kolben 106 sich in der Anfangsstellung befindet, ist der Kolben 106 von dem Dämpfermechanismus 94 beabstandet, so dass eine Relativbewegung zwischen der Platte 96 und dem Käfig 98 um die erste Achse 20 zugelassen ist, wenn die Kraftmaschine 12 läuft. Deshalb ist der Käfig 98 von der Platte 96 getrennt, wenn sich der Kolben 106 in der Anfangsstellung befindet, um eine Relativbewegung zwischen der Platte 96 und dem Käfig 98 zuzulassen, und somit startet das Eingangselement 16 die Kraftmaschine 12 nicht. Wenn sich der Kolben 106 in der Endstellung befindet, steht der Kolben 106 mit dem Dämpfermechanismus 94 in Eingriff, um den Käfig 98 und die Platte 96 zu verbinden und somit eine synchronisierte Bewegung des Käfigs 98 und der Platte 96 mit dem Eingangselement 16 vorzusehen, um die Kraftmaschine 12 zu starten. Mit anderen Worten, wenn der Kolben 106 mit dem Dämpfermechanismus 94 in Eingriff steht, rotieren der Käfig 98 und die Platte 96 gemeinsam um die erste Achse 20.
Optional kann das Getriebe 14, wie in 1 gezeigt ist, einen Drehmomentbremsmechanismus 110 umfassen, der an dem Kasten 22 angebracht und mit dem Eingangselement 16 gekoppelt ist. Genauer ist der Drehmomentbremsmechanismus 110 an den Kasten 22 angebracht und mit dem Käfig 98 des Dämpfermechanismus 94 gekoppelt. Deshalb ist der Drehmomentbremsmechanismus 110 mit dem Eingangselement 16 durch den Dämpfermechanismus 94 gekoppelt. Der Drehmomentbremsmechanismus 110 lässt eine Rotation des Eingangselements 16 in einer ersten Richtung um die erste Achse 20 zu und verhindert eine Rotation des Eingangselements 16 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung. Darüber hinaus ermöglicht das Benutzen des Drehmomentbremsmechanismus 110, dass sowohl der erste als auch der zweite Motor/Generator 50, 52 das Fahrzeug antreiben können. Zusätzlich ermöglicht das Benutzen des Drehmomentbremsmechanismus 110 effizienteren Elektrofahrzeugantrieb, indem die Batteriegröße verringert wird, was auch die Kosten reduziert.
Die erste Richtung kann im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn sein. Daher kann die zweite Richtung im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn abhängig von der ersten Richtung sein. Wenn zum Beispiel die erste Richtung im Uhrzeigersinn ist, dann ist die zweite Richtung im Gegenuhrzeigersinn. Wenn als ein anderes Beispiel die erste Richtung im Gegenuhrzeigersinn ist, dann ist die zweite Richtung im Uhrzeigersinn. Im Allgemeinen ist der Drehmomentbremsmechanismus 110 zwischen dem Dämpfermechanismus 94 und dem zweiten Motor/Generator 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist der Drehmomentbremsmechanismus 110 zwischen der Platte 96 des Dämpfermechanismus 94 und dem zweiten Motor/Generator 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Der Drehmomentbremsmechanismus 110 kann ferner als eine Bremskupplung gebildet sein. Es ist festzustellen, dass der Drehmomentbremsmechanismus 110 üblicherweise als eine Einwegkupplung bezeichnet werden kann.
Unter Fortsetzung mit 1 umfasst der Drehmomentbremsmechanismus 110 einen ersten Abschnitt 112, der an dem Kasten 22 angebracht ist, um den Drehmomentbremsmechanismus 110 daran zu befestigen, und einen zweiten Abschnitt 114, der der mit dem Dämpfermechanismus 94 gekoppelt ist, so dass der zweite Abschnitt 114 und ein Abschnitt des Dämpfermechanismus 94 unabhängig von dem ersten Abschnitt 112 gemeinsam um die erste Achse 20 rotieren. Der zweite Abschnitt 114 ist auch mit dem ersten Abschnitt 112 gekoppelt und ist relativ zu dem ersten Abschnitt 112 drehbar. Deshalb bleibt der erste Abschnitt 112 feststehend, wenn der zweite Abschnitt 114 mit dem Abschnitt des Dämpfermechanismus 94 rotiert. Der Abschnitt des Dämpfermechanismus 94 ist ferner als der Käfig 98 gebildet, wobei der zweite Abschnitt 114 mit dem Käfig 98 derart gekoppelt ist, dass der zweite Abschnitt 114 und der Käfig 98 unabhängig von dem ersten Abschnitt 112 gemeinsam um die erste Achse 20 rotieren. Genauer ist der Abschnitt des Dämpfermechanismus 94 weiter als der Flansch 102 des Käfigs 98 und der Käfig 98 gebildet.
Wie es in 1 gezeigt ist, steht der zweite Abschnitt 114 mit dem Flansch 102 des Käfigs 98 in Eingriff. Der zweite Abschnitt 114 kann mit dem Käfig 98 kerbverzahnt sein, und kann genauer mit dem Flansch 102 kerbverzahnt sein oder kann mit dem Käfig 98 durch irgendwelche geeigneten Verfahren gekoppelt sein. Der Drehmomentbremsmechanismus 110, und genauer der erste und zweite Abschnitt 112, 114, ist zwischen dem Flansch 102 des Käfigs 98 und dem Kasten 22 quer zu der ersten Achse 20 angeordnet. Deshalb sind der Drehmomentbremsmechanismus 110, der Flansch 102 und das Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 quer zu der ersten Achse 20 miteinander ausgerichtet.
Unter Fortsetzung mit 1 kann das Getriebe 14 optional einen Drehmomentbegrenzermechanismus 116 umfassen, der mit dem Eingangselement 16 und dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt ist. Genauer ist der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 durch den Dämpfermechanismus 94 mit dem Eingangselement 16 gekoppelt. Der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 lässt zu, dass das Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 und das Eingangselement 16 unter einer ersten Bedingung gemeinsam um die erste Achse 20 rotieren können, und lässt zu, dass das Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 und das Eingangselement 16 unter einer zweiten Bedingung unabhängig voneinander um die erste Achse 20 rotieren können. Im Allgemeinen ist der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 zwischen dem Dämpfermechanismus 94 und dem zweiten Motor/Generator 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 zwischen der Platte 96 des Dämpfermechanismus 94 und dem zweiten Motor/Generator 52 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt ist, der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 zwischen dem Drehmomentbremsmechanismus 110 und dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 quer zu der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 zwischen dem Flansch 102 des Käfigs 98 und dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 quer zu der ersten Achse 20 angeordnet. Deshalb sind der Drehmomentbegrenzermechanismus 116, der Drehmomentbremsmechanismus 110, der Flansch 102 und das Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 quer zu der ersten Achse 20 miteinander ausgerichtet. Der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 kann ferner als eine Drehmomentbegrenzerkupplung gebildet sein.
Der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 kann eine Mehrzahl von ersten Platten 118, die mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt sind, und eine Mehrzahl von zweiten Platten 120, die mit dem Käfig 98 gekoppelt sind, umfassen. Genauer können die zweiten Platten 120 mit dem Flansch 102 des Käfigs 98 gekoppelt sein. Im Allgemeinen sind die ersten Platten 118 mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 kerbverzahnt, und die zweiten Platten 120 sind mit dem Flansch 102 kerbverzahnt. Es ist festzustellen, dass die ersten Platten 118 durch irgendwelche geeigneten Verfahren mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt sein können. Es ist auch festzustellen, dass die zweiten Platten 120 durch irgendwelche geeigneten Verfahren mit dem Käfig 98, und genauer mit dem Flansch 102, gekoppelt sein können.
Der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 kann auch ein Vorspannelement 122 umfassen, das eine Kraft auf die ersten und zweiten Platten 118, 120 ausübt, so dass der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 unter der ersten Bedingung gemeinsam mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 und dem Käfig 98 des Dämpfermechanismus 94 rotiert. Im Allgemeinen tritt die erste Bedingung beim Betrieb des Fahrzeugs auf, ohne dass aufgrund von Straßenbedingungen usw. auf irgendeine Drehmomentspitze getroffen wird, und die zweite Bedingung tritt beim Betrieb des Fahrzeugs auf, wenn aufgrund der Straßenbedingungen usw. auf eine Drehmomentspitze getroffen wird. Zum Beispiel kann die zweite Bedingung sein, wenn Schlupfen zwischen zumindest einem Rad oder Reifen des Fahrzeugs und der Straße während des Betriebs des Fahrzeugs auftritt. Wenn das Rad/der Reifen mit der Straße greift, hören das Rad/der Reifen auf zu schlupfen, und deshalb tritt eine Drehmomentspitze in dem Getriebe 14 auf. Die auf die ersten und zweiten Platten 118, 120 des Drehmomentbegrenzermechanismus 116 ausgeübte Kraft wird unter der zweiten Bedingung überwunden, so dass die ersten und zweiten Platten 118, 120 unabhängig voneinander rotieren. Das Zulassen, dass die ersten und zweiten Platten 118, 120 unabhängig voneinander rotieren, wenn eine Drehmomentspitze auftritt, minimiert ein Nichtfunktionieren von verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs.
Wie es oben vorgeschlagen wurde und am besten in 4 gezeigt ist, können sowohl der Drehmomentbremsmechanismus 110 als auch der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 beseitigt werden, so dass der Flansch 102 des Käfigs 98 direkt mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt ist. Obwohl 4 nicht den gesamten schematischen Querschnitt des hierin besprochenen Antriebsstrangs 10 veranschaulicht, ist festzustellen, dass der hierin besprochene Antriebsstrang 10 auf 4 anwendbar ist und der Unterschied zwischen den 1 und 4 die Beseitigung des Drehmomentbremsmechanismus 110 und des Drehmomentbegrenzermechanismus 116 in 4 ist, so dass der Flansch 102 des Käfigs 98 direkt mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt ist. Es ist festzustellen, dass der Drehmomentbremsmechanismus 110 ohne den Drehmomentbegrenzermechanismus 116 benutzt werden kann, und darüber hinaus der Drehmomentbegrenzermechanismus 116 ohne den Drehmomentbremsmechanismus 110 benutzt werden kann. Wenn der Drehmomentbremsmechanismus 110 ohne den Drehmomentbegrenzermechanismus 116 benutzt wird, ist der Käfig 98, und genauer der Flansch 102, direkt mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt.
Wieder den 1 und 2 zugewandt, transferiert die Antriebstransfer-Baugruppe 36 Drehmoment von dem Getriebe 14 auf die Räder des Fahrzeugs. Deshalb transferiert die Antriebstransfer-Baugruppe 36 Drehmoment auf Radachsen 124, und somit auf die Räder.
Die Antriebstransfer-Baugruppe 36 kann ein Antriebselement 126 umfassen, das mit dem Ausgangselement 18 zur Rotation mit dem Antriebselement 126 verbunden ist. Genauer ist das Antriebselement 126 an dem Ausgangselement 18 angebracht, so dass das Antriebselement 126 und das Ausgangselement 18 gemeinsam um die erste Achse 20 rotieren. Von daher treibt das Ausgangselement 18 die Antriebstransfer-Baugruppe 36 an, um Drehmoment auf die Radachsen 124, und somit die Räder, zu überführen. Im Allgemeinen ist das Antriebselement 126 zwischen dem zweiten Motor/Generator 52 und dem ersten Planetenradsatz 38 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Genauer ist das Antriebselement 126 zwischen dem Resolver 58 des zweiten Motors/Generators 52 und dem ersten Planetenradsatz 38 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Darüber hinaus ist der erste Planetenradsatz 38 zwischen dem Dämpfermechanismus 94 und dem Antriebselement 126 entlang der ersten Achse 20 angeordnet, und genauer ist der erste Planetenradsatz 38 zwischen der Platte 96 des Dämpfermechanismus 94 und dem Antriebselement 126 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Zusätzlich ist der zweite Motor/Generator 52 zwischen dem Antriebselement 126 und dem zweiten Planetenradsatz 40 entlang der ersten Achse 20 angeordnet. Die zweite Abstützung 78 kann ferner, wie es oben besprochen wurde, eine Lippe 128 umfassen, die sich entlang der ersten Achse 20 erstreckt, wobei das Antriebselement 126 durch die Lippe 128 der zweiten Abstützung 78 abgestützt ist.
Die Antriebstransfer-Baugruppe 36 kann auch ein angetriebenes Element 130 und eine Zahnradanordnung 132 umfassen, die funktional miteinander um eine zweite Achse 134 verbunden sind. Im Allgemeinen sind in bestimmten Ausführungsformen die erste und zweite Achse 20, 134 im Wesentlichen parallel zueinander. Das Antriebselement 126 und das angetriebene Element 130 sind im Wesentlichen quer zu der ersten und zweiten Achse 20, 134 miteinander ausgerichtet.
Die Zahnradanordnung 132 umfasst ein Sonnenrad 136, einen Träger 138, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern 140 drehbar lagert, und ein Hohlrad 142. Die Ritzelräder 140 kämmen mit dem Sonnenrad 136 und dem Hohlrad 142 der Zahnradanordnung 132. Mit anderen Worten umfasst die Zahnradanordnung 132 einen Planetenradsatz. Das Sonnenrad 136 der Zahnradanordnung 132 ist zur Rotation mit dem angetriebenen Element 130 verbunden, und das Hohlrad 142 der Zahnradanordnung 132 ist an dem Kasten 22 festgelegt.
Die Antriebstransfer-Baugruppe 36 kann ferner eine endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 umfassen, die das Antriebselement 126 funktional mit dem angetriebenen Element 130 verbindet. Die endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 transferiert Drehmoment von dem Antriebselement 126 auf das angetriebene Element 130. Die endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 umgibt die Zahnradanordnung 132 zumindest teilweise.
Das Antriebselement 126 und das angetriebene Element 130 können jeweils ein Kettenrad sein. Darüber hinaus kann die endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 eine Kette sein, die mit den Kettenrädern zusammenarbeitet. Deshalb verbindet die Kette das Kettenrad des Antriebselements 126 mit dem Kettenrad des angetriebenen Elements 130, um Drehmoment von dem Antriebselement 126 auf das angetriebene Element 130 zu transferieren. Es ist festzustellen, dass das Antriebselement 126 und das angetriebene Element 130 andere Komponenten als ein Kettenrad sein können. Es ist auch festzustellen, dass die endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 eine andere Komponente als eine Kette sein kann.
Mit den 1 und 2 fortfahren, kann das Getriebe 14 auch ein Differenzial 146 umfassen, das funktional mit der Zahnradanordnung 132 um die zweite Achse 134 herum verbunden ist. Im Allgemeinen ist die Zahnradanordnung 132 zwischen dem angetriebenen Element 130 und dem Differenzial 146 entlang der zweiten Achse 134 angeordnet.
Das Differenzial 146 kann verschiedene Komponenten, wie etwa einen Träger 148, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern 150 drehbar lagert, Seitenräder 152, die zur gemeinsamen Rotation mit jeweiligen Radachsen 124 verbunden sind, usw., umfassen, deren Einzelheiten nachstehend nicht weiter besprochen werden. Im Allgemeinen ist die Zahnradanordnung 132, wie oben besprochen, zwischen dem angetriebenen Element 130 und dem Differenzial 146 entlang der zweiten Achse 134 angeordnet. Genauer ist die Zahnradanordnung 132 zwischen dem angetriebenen Element 130 und dem Träger 148 des Differenzials 146 entlang der zweiten Achse 134 angeordnet.
Darüber hinaus sind das angetriebene Element 130, die Zahnradanordnung 132 und das Differenzial 146 um die zweite Achse 134 herum betreibbar. Deshalb ist das angetriebene Element 130 funktional mit der Zahnradanordnung 132, dem Differenzial 146 und den Radachsen 124 verbunden, um Drehmoment an die Räder des Fahrzeugs abzugeben. Genauer ist das Getriebe 14 ausgestaltet, um Drehmoment von der ersten Achse 20, die teilweise durch das Eingangselement 16 und das Ausgangselement 18 gebildet ist, auf die zweite Achse 134, die teilweise durch die Radachsen 124 gebildet ist, über das Antriebselement 126, das angetriebene Element 130 und die endlose Drehmomenttransfereinrichtung 144 zu übertragen.
Die oben besprochen Getriebeanordnung verbessert den Bauraum der Komponenten des Getriebes 14 maximal sowie optimiert die Ausgestaltung des Kastens 22 des Getriebes 14, der in das Fahrzeug gepackt wird. Mit anderen Worten kann durch maximales Verbessern des Bauraums der Komponenten des Getriebes 14 die Größe des Kastens 22 verringert werden. Diese Getriebeanordnung vereinfacht auch den Einbau der Komponenten in das Getriebe 14. Deshalb verbessert diese Getriebeanordnung das Leistungsvermögen und die Herstellbarkeit des Getriebes 14, während die Masse des Getriebes 14 vermindert wird und die Kosten somit verringert werden. Darüber hinaus verbessert ein Verringern der Masse des Getriebes 14 die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs.
Es ist festzustellen, dass 2 ein Schema ist, das verschiedene Komponenten des Getriebes 14 oberhalb der ersten Achse 20 veranschaulicht, und somit werden Fachleute erkennen, dass der erste und zweite Planetenradsatz 38, 40, der erste und zweite Drehmomentübertragungsmechanismus 80, 86, der Dämpfermechanismus 94, der Drehmomentüberbrückungsmechanismus 104 und verschiedene andere Komponenten im Allgemeinen um die erste Achse 20 symmetrisch sind.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Offenbarung im Umfang der beigefügten Ansprüche praktisch auszuführen.

Claims

Elektrisch verstellbares Getriebe für ein Fahrzeug, wobei das Getriebe umfasst: ein Eingangselement und ein Ausgangselement, die jeweils um eine erste Achse drehbar sind; einen Kasten, der einen Hohlraum zwischen einer ersten Endwand und einer zweiten Endwand bildet, wobei die erste und zweite Endwand voneinander entlang der ersten Achse beabstandet sind; einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils in dem Hohlraum angeordnet sind und jeweils ein Sonnenrad, einen Träger, der eine Mehrzahl von Ritzelrädern drehbar lagert, und ein Hohlrad aufweisen, wobei die Ritzelräder mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad von entsprechenden des ersten und zweiten Planetenradsatzes kämmen; einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator, die in dem Hohlraum angeordnet und voneinander entlang der ersten Achse beabstandet sind, so dass der zweite Planetenradsatz zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist, 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 in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an dem Kasten festzulegen, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der in dem Hohlraum angeordnet und selektiv betätigt ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden, wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus zwischen der ersten Endwand und dem ersten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist, und wobei der erste Motor/Generator zwischen dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus entlang der ersten Achse angeordnet ist; und einen Dämpfermechanismus, der mit dem Eingangselement und dem ersten Planetenradsatz in dem Hohlraum gekoppelt ist, wobei der Dämpfermechanismus zwischen der zweiten Endwand und dem ersten Planetenradsatz entlang der ersten Achse angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Dämpfermechanismus eine Platte, die an dem Eingangselement angebracht ist, und einen Käfig umfasst, der um die Platte herum angeordnet ist, wobei der Käfig mit der Platte und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 2, das ferner einen Drehmomentüberbrückungsmechanismus umfasst, der funktional mit dem Dämpfermechanismus gekoppelt ist, so dass eine Betätigung des Drehmomentüberbrückungsmechanismus eine gemeinsame Rotation der Platte und des Käfigs um die erste Achse mit dem Eingangselement bereitstellt, und wobei der Drehmomentüberbrückungsmechanismus zwischen der zweiten Endwand und dem ersten Planetenradsatz entlang der ersten Achse angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei der Drehmomentüberbrückungsmechanismus zwischen der zweiten Endwand und der Platte des Dämpfermechanismus entlang der ersten Achse angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner einen Drehmomentbremsmechanismus umfasst, der an dem Kasten angebracht und mit dem Eingangselement gekoppelt ist, wobei der Drehmomentbremsmechanismus eine Rotation des Eingangselements in einer ersten Richtung um die erste Achse zulässt und eine Rotation des Eingangselements in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung verhindert, wobei der Drehmomentbremsmechanismus zwischen dem Dämpfermechanismus und dem zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei der Drehmomentbremsmechanismus einen ersten Abschnitt, der an dem Kasten angebracht ist, um den Drehmomentbremsmechanismus daran zu befestigen, und einen zweiten Abschnitt umfasst, der mit dem Dämpfermechanismus gekoppelt ist, so dass der zweite Abschnitt und ein Abschnitt des Dämpfermechanismus unabhängig von dem ersten Abschnitt gemeinsam um die erste Achse rotieren.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner einen Drehmomentbegrenzermechanismus umfasst, der mit dem Eingangselement und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist, wobei der Drehmomentbegrenzermechanismus zulässt, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Eingangselement unter einer ersten Bedingung gemeinsam um die erste Achse rotieren, und zulässt, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Eingangselement unter einer zweiten Bedingung unabhängig voneinander um die erste Achse rotieren, und wobei der Drehmomentbegrenzermechanismus zwischen dem Dämpfermechanismus und dem zweiten Motor/Generator entlang der ersten Achse angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei der Dämpfermechanismus eine Platte, die an dem Eingangselement angebracht ist, und einen Käfig umfasst, der um die Platte herum angeordnet und mit der Platte gekoppelt ist, und wobei der Drehmomentbegrenzermechanismus eine Mehrzahl von ersten Platten, die mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt sind, und eine Mehrzahl von zweiten Platten umfasst, die mit dem Käfig gekoppelt sind, wobei der Drehmomentbegrenzermechanismus ein Vorspannelement umfasst, das eine Kraft auf die ersten und zweiten Platten ausübt, so dass der Drehmomentbegrenzermechanismus unter der ersten Bedingung gemeinsam mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Käfig des Dämpfermechanismus rotiert, und wobei die Kraft unter der zweiten Bedingung überwunden wird, so dass die ersten und zweiten Platten unabhängig voneinander rotieren.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine erste Abstützung umfasst, die an dem Kasten in dem Hohlraum angebracht ist, wobei der erste Motor/Generator an der ersten Abstützung befestigt ist, so dass die erste Abstützung den ersten Motor/Generator abstützt.
Getriebe nach Anspruch 9, das ferner eine zweite Abstützung umfasst, die zum Befestigen der zweiten Abstützung an dem Kasten an der ersten Abstützung in dem Hohlraum des Kastens angebracht ist, wobei der zweite Motor/Generator an der zweiten Abstützung derart befestigt ist, dass die zweite Abstützung den zweiten Motor/Generator abstützt.