DE102013222609A1

DE102013222609A1 - Automatisiertes elektrisches Handschaltgetriebe

Info

Publication number: DE102013222609A1
Application number: DE102013222609.8A
Authority: DE
Inventors: Scott H. Wittkopp; Craig S. Ross
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-05-15
Also published as: CN103807370B; CN103807370A; US9097323B2; US20140135162A1

Abstract

Ein automatisiertes elektrisches Handschaltgetriebe (EMT) weist ein Eingangselement, ein Ausgangselement und zumindest eine Welle auf. Das Eingangselement und die zumindest eine Welle sind um eine erste Drehachse drehbar. Eine Gegenwelle ist im Wesentlichen parallel zu der zumindest einen Welle und ist um eine zweite Drehachse drehbar. Das Ausgangselement ist funktional verbunden, um mit der Gegenwelle zu rotieren. Ein Getriebe-Controller steuert die Einrückung einer Mehrzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen, um selektiv unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse von der zumindest einen Welle zu der Übertragungswelle durch Paare kämmender Zahnräder herzustellen. Ein Elektromotor und ein Planetenradsatz sind konzentrisch mit der ersten Drehachse. Der Elektromotor kann Drehmoment an ein Element des Planetenradsatzes liefern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren umfassen im Allgemeinen ein Getriebe mit Drehmomentübertragungsmechanismen, wie etwa Synchroneinrichtungen, um unterschiedliche Zahnradpaare einzurücken und somit unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse herzustellen.
HINTERGRUND
Automatisierte Handschaltgetriebe benutzen einen Computer anstatt eine vom Fahrer betätigte Kupplung, um das Schalten von Gängen zu steuern. Anders als Automatikgetriebe weist ein automatisiertes Handschaltgetriebe gewöhnlich eine gekuppelte Verbindung mit der Kraftmaschine anstatt einer Drehmomentwandlerverbindung auf. Weil ein Fahrer nicht das Schalten des Getriebes steuert, kann die temporäre Unterbrechung des Kraftflusses von der Kraftmaschine durch das Getriebe während eines Schaltens überraschender als in einem Handschaltgetriebe sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein automatisiertes elektrisches Handschaltgetriebe (EMT) weist ein Eingangselement, ein Ausgangselement und zumindest eine Welle auf. Das Eingangselement und die zumindest eine Welle sind um eine erste Drehachse drehbar. Eine Gegenwelle ist im Wesentlichen parallel zu der zumindest einen Welle angeordnet und um eine zweite Drehachse drehbar. Das Ausgangselement ist funktional verbunden, um mit der Gegenwelle zu rotieren. Das EMT weist eine Mehrzahl von selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismen und zumindest drei Paare kämmender Zahnräder auf. Jedes der Paare kämmender Zahnräder ist betreibbar, um ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der zumindest einen Welle und der Gegenwelle bereitzustellen. Zumindest einige der Paare kämmender Zahnräder erfordern es, dass ein jeweiliger der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem der Zahnräder der Paare kämmender Zahnräder in Eingriff gebracht wird, um Drehmoment von der zumindest einen Welle auf die Gegenwelle zu überfragen. Ein Getriebe-Controller ist betreibbar, um die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen zu steuern und somit selektiv zumindest einige der Übersetzungsverhältnisse herzustellen. Ein Elektromotor ist konzentrisch mit der ersten Drehachse. Ein Planetenradsatz ist auch konzentrisch mit der ersten Drehachse und weist ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element auf. Das erste Element ist funktional mit der Gegenwelle durch zumindest eines der Paare kämmender Zahnräder verbindbar. Eine erste Kupplung ist selektiv einrückbar, um das Eingangselement funktional mit dem ersten Element zu verbinden. Das zweite Element ist verbunden, um gemeinsam mit dem Elektromotor zu rotieren.
Das EMT ist ein relativ kostengünstiges, leicht zu packendes Getriebe. Wie es hierin erläutert wird, kann der Elektromotor zur Drehmomentunterstützung, und, in einer Ausführungsform, zur Drehmomentfüllung während eines Übersetzungsverhältnisschaltens verwendet werden.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der vorliegenden Lehren in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs mit einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Handschaltgetriebes (EMT).
2 ist eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs mit einer zweiten Ausführungsform eines EMT gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
3 ist eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs mit einer dritten Ausführungsform eines EMT gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
4 ist eine Schnittansicht einer Konstruktion der dritten Ausführungsform des Hybridantriebsstrangs von 3.
5 ist ein Schaubild von Kraftmaschinen-Drehzahl und Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) über Fahrzeuggeschwindigkeit in Kilometer/Stunde (km/h) für den Antriebsstrang der 3 und 4.
6 ist ein Schaubild von Drehmoment in Newtonmetern (Nm) von verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs der 3 und 4 bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten in km/h.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, zeigt 1 einen Hybridantriebsstrang 10. Der Hybridantriebsstrang 10 umfasst eine Kraftmaschine (E) 12 und ein elektrisches Handschaltgetriebe (EMT) 14. Das EMT 14 ist ähnlich wie ein Handschaltgetriebe eingerichtet, aber Gangschaltungen sind unter der Steuerung eines elektronischen Controllers 40 automatisiert, und es ist ein Elektromotor (M) 16 als eine zusätzliche Kraftquelle verfügbar. Obwohl das Getriebe 14 kein Handschaltgetriebe ist, wird es dementsprechend als ein automatisiertes elektrisches Handschaltgetriebe bezeichnet.
Die Kraftmaschine 12 kann eine Brennkraftmaschine oder irgendein anderer Typ von Antriebsaggregat sein. Die Kraftmaschine 12 weist eine Kurbelwelle 17 auf, die verbunden ist, um ein Eingangselement 18 des EMT 14 anzutreiben. Eine Mehrzahl von kämmenden Zahnradpaaren ist an einer Übertragungswelle 20 und einer parallelen Gegenwelle 22 angeordnet. Genauer sind Zahnräder 24, 26 und 28 an der Übertragungswelle 20 montiert und rotieren mit dieser. Die Übertragungswelle 20 und das Eingangselement 18 sind koaxial und rotieren beide um eine erste Drehachse 23. Zahnräder 30, 32 und 34 sind an der Gegenwelle 22 montiert und rotieren um diese, sind aber nicht zur Rotation mit der Gegenwelle 22 verbunden. Die Gegenwelle 22 rotiert um eine zweite Drehachse 25. Zahnrad 24 kämmt mit Zahnrad 30, um ein erstes Zahnradpaar zu bilden, das ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Gegenwelle 22 und der Übertragungswelle 20 zur Verfügung stellt. Zahnrad 26 kämmt mit Zahnrad 32, um ein zweites Zahnradpaar zu bilden, das ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen der Gegenwelle 22 und der Übertragungswelle 20 zur Verfügung stellt. Zahnrad 28 kämmt mit Zahnrad 34, um ein drittes Zahnradpaar zu bilden, das ein drittes Übersetzungsverhältnis zwischen der Gegenwelle 22 und der Übertragungswelle 20 zur Verfügung stellt.
Eine doppelseitige Synchroneinrichtung A und eine einseitige Synchroneinrichtung B sind an der Gegenwelle 22 montiert und rotieren mit dieser. Die Synchroneinrichtungen A und B werden hierin auch als Drehmomentübertragungsmechanismen bezeichnet. Obwohl in den gezeigten Ausführungsformen Synchroneinrichtungen verwendet werden, können andere Typen von geeigneten Drehmomentübertragungsmechanismen verwendet werden. Die Synchroneinrichtungen A und B werden durch einen Getriebe-Controller (TC) 40 gesteuert, um die Zahnräder 30, 32 oder 34 selektiv in Eingriff zu bringen. Genauer kann Synchroneinrichtung A durch die TC 40 nach links in 1 verschoben werden, um Zahnrad 30 in Eingriff zu bringen, so dass das Zahnrad 30 funktional mit der Gegenwelle 22 verbunden ist, um mit der gleichen Drehzahl wie die Gegenwelle 22 zu rotieren und somit ein erstes Übersetzungsverhältnis herzustellen. Synchroneinrichtung A kann durch die TC 40 nach rechts in 1 verschoben werden, um Zahnrad 34 in Eingriff zu bringen, so dass das Zahnrad 34 funktional mit der Gegenwelle 22 verbunden ist, um mit der gleichen Drehzahl wie die Gegenwelle 22 zu rotieren und somit ein drittes Übersetzungsverhältnis herzustellen. Synchroneinrichtung B kann durch die TC 40 nach links in 1 verschoben werden, um Zahnrad 32 in Eingriff zu bringen, so dass Zahnrad 32 funktional mit der Gegenwelle 22 verbunden ist, um mit der gleichen Drehzahl wie die Gegenwelle 22 zu rotieren und somit ein zweites Übersetzungsverhältnis mit einem Zahlenwert zwischen dem ersten und dritten Übersetzungsverhältnis herzustellen.
Die Übertragungswelle 20 lagert auch ein erstes Zahnrad 42, das mit der Übertragungswelle 20 um die erste Drehachse 23 rotiert. Die Synchroneinrichtung A lagert ein zweites Zahnrad 44 an einer bewegbaren Muffe 46 der Synchroneinrichtung A. Das zweite Zahnrad 44 ist nicht ausgestaltet, um mit dem ersten Zahnrad 42 zu kämmen, sondern ist mit dem ersten Zahnrad 42 ausgerichtet, wenn die Synchroneinrichtung A in einer Neutralstellung ist, wobei es nicht mit Zahnrad 30 oder Zahnrad 34 in Eingriff steht. Ein Losrad 48 ist durch Lager derart an einem Getriebekasten (nicht gezeigt) gelagert, dass es um eine dritte Drehachse 50 rotiert. Das Losrad 48 ist tatsächlich in einer dreieckigen Formation mit den Zahnrädern 42, 44 angeordnet, so dass die Drehachse 50 und die Drehachsen 23, 25 ein Dreieck bilden. Das Losrad 48 kann durch den Getriebe-Controller TC 40 verschoben werden, um mit beiden Zahnrädern 42, 44 zu kämmen. Wegen des Losrades 48 ist die Drehrichtung der Gegenwelle 22 gleich wie die Drehrichtung der Übertragungswelle 20. Die Zahnradpaare 24, 30; 26, 32; und 28, 34 sind angeordnet, um eine Vorwärtsrotation an einem Zahnrad 52 vorzusehen, das mit der Gegenwelle 22 rotiert und als ein Ausgangselement des Getriebes 14 dient. Zahnrad 52 wird auch als Ausgangselement 52 bezeichnet. Der Zahnradstrang 42, 44, 48 stellt eine Rückwärtsrotation an Zahnrad 52 bereit. Ein Achsantrieb 54, der ein Übertragungszahnrad 53 und ein Differenzial 55 aufweist, wird durch das Ausgangselement 52 angetrieben, um Drehmoment an Radachsen 56A, 56B vorzusehen.
Der Elektromotor 16 ist funktional mit der Übertragungswelle 20 durch einen Planetenradsatz 60 verbunden. Der Elektromotor 16 ist axial zwischen dem Planetenradsatz 60 und den Paaren kämmender Zahnräder 24, 30; 26, 32; und 28, 34 angeordnet. Der Elektromotor 16 besitzt einen ringförmigen Rotor 16A und einen ringförmigen Stator 16B, der den Rotor 16A umgibt und an einem feststehenden Element 70, wie etwa einem Getriebekasten, festgelegt ist. Das feststehende Element 70 wird als feststehend bezeichnet, da es nicht um die Drehachse 23 drehbar ist. Der Rotor 16A ist konzentrisch mit der Drehachse 23 und der Übertragungswelle 20 und um diese drehbar. Ein Motor-Controller (C) 72 steuert den Motor 16, um als ein Motor zu fungieren, indem gespeicherte elektrische Energie von einer Energiespeichereinrichtung (ESD) 74, wie etwa einem Batteriemodul, an Wicklungen des Stators 16B geliefert wird. Leistungselektronik 76 liefert elektrische Energie von der Energiespeichereinrichtung 74 an den Stator 16B in der Form, die von dem Stator 16B verlangt wird. Wenn zum Beispiel der Motor 16 Wechselstrom verwendet, kann die Leistungselektronik 76 ein Leistungs-Stromrichter (I) sein, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, der für Drei-Phasen-Wicklungen des Stators 16B erforderlich ist, wobei dieser Wechselstrom entlang Übertragungsleitern 78 zugeführt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Leistungselektronik 76 die elektrische Energie aufbereiten, um Gleichstrom an einen Motor, der solchen erfordert, liefern.
Der Planetenradsatz 60 umfasst ein Sonnenradelement 62, das als ein zweites Element bezeichnet wird. Das Sonnenradelement 62 ist ein Hülsenzahnrad, das zulässt, dass die Übertragungswelle 20 durch einen zentralen Ring des Sonnenradelements 62 verlaufen kann. Der Planetenradsatz 60 umfasst ein Trägerelement 66, das hierin als ein erstes Element bezeichnet wird, das Ritzelräder 65 drehbar lagert, die mit dem Sonnenradelement 62 und mit einem Hohlradelement 64 kämmen. Das Trägerelement 66 ist verbunden, um gemeinsam mit der Übertragungswelle 20 zu rotieren. So wie es hierin verwendet wird, sind zwei Komponenten, die ”gemeinsam rotieren” oder ”zur gemeinsamen Rotation verbunden sind”, physikalisch verbunden, so dass sie mit der gleichen Drehzahl rotieren. Das Hohlradelement 64 wird als das dritte Element des Planetenradsatzes 60 bezeichnet. In anderen Ausführungsformen könnten das erste, zweite und dritte Element anders angeordnet sein. Zum Beispiel könnte in anderen Ausführungsformen das erste Element das Hohlradelement sein, das zweite Element könnte das Sonnenradelement sein usw. Der Rotor 16A ist durch eine Rotornabe 67 verbunden, um gemeinsam mit dem Sonnenradelement 62 zu rotieren.
Das EMT 14 umfasst eine Mehrzahl von selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismen 80, 82, 84, die alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen eingerückt werden, um mit der Kraftmaschine 12, dem Elektromotor 16 oder beiden verschiedene Betriebsmodi zwischen dem Eingangselement 18 und dem Ausgangselement 52 herzustellen. Eine erste Kupplung 80 kann als eine Kraftmaschinen-Trennkupplung bezeichnet werden, da die Kraftmaschine 12 von dem EMT 14 getrennt ist, wenn die erste Kupplung 80 nicht eingerückt ist. Die erste Kupplung 80 ist selektiv einrückbar, um das Eingangselement 18 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 66 zu verbinden. Eine zweite Kupplung 82 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 64 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 66 zu verbinden, so dass ein direkter Antrieb von dem Rotor 16A zu der Übertragungswelle 20 durch den Planetenradsatz 60 hergestellt wird. Wie es ein Fachmann verstehen wird, wenn zwei Elemente eines Planetenradsatzes, wie etwa Planetenradsatz 60, verbunden sind, um mit der gleichen Drehzahl zu rotieren, rotieren alle drei Elemente mit der gleichen Drehzahl. Die zweite Kupplung 82 könnte stattdessen angeordnet sein, um das Hohlradelement 64 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 62 zu verbinden oder das Sonnenradelement 62 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 66 zu verbinden. Schließlich ist eine Bremse 84 selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 64 an dem feststehenden Element 70 festzulegen.
Obwohl es der Klarheit wegen in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind die Kupplungen 80, 82 und Bremse 84 mit dem Getriebe-Controller 40 funktional verbunden und werden durch diesen gesteuert. Die Kupplungen 80, 82 und Bremse 84 können durch den Getriebe-Controller 40 hydraulisch betätigt werden, wie etwa durch Steuern des Durchflusses von Hydraulikfluid durch einen Ventilkörper (nicht gezeigt), um eine oder mehrere der Kupplungen 80, 82 oder Bremse 84 einzurücken. Alternativ können die Kupplungen 80, 82 und Bremse 84 unter der Steuerung des Getriebe-Controllers 40 elektrisch betätigt werden oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren unter der Steuerung des Getriebe-Controllers 40 betätigt werden.
Der Elektromotor 16 kann verwendet werden, um ein Fahrzeug, das den Antriebsstrang 10 aufweist, in einem elektrischen Anfahrmodus anzufahren. Die Kupplung 80 ist nicht eingerückt, so dass die Kraftmaschine 12 von dem EMT 14 getrennt ist. In einem ersten elektrischen Modus ist die Bremse 84 eingerückt, so dass der Elektromotor 16 Drehmoment an die Übertragungswelle 20 durch den Planetenradsatz 60 mit einem Übersetzungsverhältnis liefert, das durch den Planetenradsatz 60 hergestellt wird. Eine Synchroneinrichtung A wird nach links in 1 verschoben. Der Elektromotor 16 wird derart gesteuert, dass er eingeschaltet ist, wobei er die Übertragungswelle 20 antreibt, um durch kämmende Zahnradsätze 24, 30 Drehmoment an dem Ausgangselement 52 zu liefern. Alternativ kann Kupplung 82 anstatt Bremse 84 eingerückt sein, so dass der Elektromotor 16 durch den Planetenradsatz Drehmoment an der Übertragungswelle 20 mit einem Direktantriebsverhältnis 60 liefert.
Die Kraftmaschine 12 alleine kann verwendet werden, um ein Fahrzeug, das den Antriebsstrang 10 aufweist, anzufahren, wenn die Kupplung 80 eingerückt ist. Noch darüber hinaus können die Kraftmaschine 12 sowie der Elektromotor 16 verwendet werden, um ein Fahrzeug, das den Antriebsstrang 10 aufweist, anzufahren, wenn beide Kupplungen 80 und 82 eingerückt sind, die Synchroneinrichtung A nach links in 1 bewegt ist und der Elektromotor 16 derart gesteuert ist, dass er eingeschaltet ist.
Es können drei unterschiedlich Vorwärtsübersetzungsverhältnisse zwischen der Übertragungswelle 20 und der Gegenwelle 22 hergestellt werden, indem die Synchroneinrichtung A mit Zahnrad 30 in einem ersten Übersetzungsverhältnis in Eingriff gebracht wird, wobei Zahnrad 34 in einem dritten Übersetzungsverhältnis ist, was zu einer höheren Drehzahl der Gegenwelle 22 führt, oder indem Synchroneinrichtung B mit Zahnrad 32 in einem zweiten Übersetzungsverhältnis in Eingriff gebracht wird, was zu einer Drehzahl der Gegenwelle 22 zwischen den Gängen in dem ersten Übersetzungsverhältnis und dem dritten Übersetzungsverhältnis führt.
Der Elektromotor 16 kann verwendet werden, um Drehmoment hinzuzufügen und somit das Kraftmaschinen-Drehmoment zu ergänzen, wie etwa im Anschluss an ein Schalten von einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes Übersetzungsverhältnis. Genauer kann, wenn die Kraftmaschine 12 eingeschaltet ist und die Kupplung 80 eingerückt ist, der Elektromotor 16 auch so gesteuert werden, dass er ab einer Drehzahl des Ausgangselements 52, kurz nachdem einem Verschieben für eine Einrückung von Synchroneinrichtungen erfolgt, bis zu einer Drehzahl des Ausgangselements 52, die größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, bei der das Verschieben erfolgt, eingeschaltet ist, wenn entweder die Bremse 84 eingerückt ist oder die Kupplung 82 eingerückt ist. Wenn zum Beispiel der Getriebe-Controller TC 40 programmiert ist, um bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von annähernd 50 Kilometern pro Stunde (km/h) und einer entsprechenden vorbestimmten Drehzahl des Ausgangselements 52) die Synchroneinrichtung A aus der linken in eine Neutral-Stellung zu verschieben und Synchroneinrichtung B nach links zu verschieben, um von dem ersten Übersetzungsverhältnis in das zweite Übersetzungsverhältnis zu schalten, kann der Elektromotor 16 eingeschaltet sein und Drehmoment an der Übertragungswelle 20 ab irgendeiner vorbestimmten Drehzahl, nachdem die Synchroneinrichtung B Zahnrad 32 in Eingriff bringt, bis zu irgendeiner vorbestimmten Drehzahl, die größer als 50 km/h ist, hinzuzufügen.
Ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis kann zwischen dem Eingangselement 18 und dem Ausgangselement 52 hergestellt werden, indem das Losrad 48 derart gesteuert wird, dass es sich in Kämmung mit sowohl dem Zahnrad 42 als auch dem Zahnrad 44 bewegt. Das Rückwärtsübersetzungsverhältnis kann hergestellt werden, ob nun die Kraftmaschine 12 oder der Motor 16 oder beide Antriebsdrehmoment liefern. Wenn alternativ der Elektromotor 16 ausgestaltet ist, um in zwei Drehrichtungen des Rotors 16A als ein Motor zu fungieren, dann kann der Elektromotor 16 ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis bereitstellen, indem einfach der Elektromotor gesteuert wird, um in der Rückwärtsdrehrichtung mit einer Drehmomentübertragung durch kämmende Zahnräder 24, 30, wenn Synchroneinrichtung A nach links bewegt wird, zu rotieren. Weil dieser letztere rein elektrische Rückwärtsgang durch den Betrag an elektrischer Energie, der in der Energiespeichereinrichtung 74 gespeichert ist, begrenzt wäre, kann ein durch die Kraftmaschine angetriebener Rückwärtsgang, der durch den Rückwärtszahnradsatz 42, 48, 44 vorgesehen wird, am vorteilhaftesten sein.
2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Antriebsstrangs 110 mit einem EMT 114. Das EMT 114 weist viele der gleichen Komponenten wie das EMT 14 auf. Komponenten des EMT 114, die identisch mit jenen sind, die mit Bezug auf das EMT 14 beschrieben wurden, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und fungieren, wie mit Bezug auf das EMT 14 von 1 beschrieben. Das EMT 114 umfasst einen Planetenradsatz 160, der ein Zahnradsatz vom Doppelplanetentyp ist. Der Planetenradsatz 160 umfasst ein Sonnenradelement 162, das verbunden ist, um gemeinsam mit dem Rotor 16A zu rotieren. Das Sonnenradelement 162 ist eine Hülse, die zulässt, dass das Eingangselement 118 durch das Zentrum des Sonnenradelements 162 verläuft. Der Planetenradsatz 160 umfasst ein Hohlradelement 164, das gemeinsam mit dem Eingangselement 118 rotiert, wenn eine erste Kupplung 180 eingerückt ist. Der Planetenradsatz 160 umfasst ein Trägerelement 166, das einen ersten Satz Ritzelräder 165 drehbar lagert, die mit dem Sonnenrad 162 kämmen, und einen zweiten Satz Ritzelräder 167, die mit dem ersten Satz Ritzelräder 165 und mit dem Hohlradelement 164 kämmen. Das Hohlradelement 164 wird als das erste Element des Planetenradsatzes 160 bezeichnet, das Sonnenradelement 162 wird als das zweite Element des Planetenradsatzes 160 bezeichnet und das Trägerelement 166 wird als das dritte Element des Planetenradsatzes 160 bezeichnet.
Zusätzlich zu den Synchroneinrichtungen A und B umfasst das EMT 114 zwei Kupplungen 180, 182 und eine Bremse 184. Das Eingangselement 118 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 64 und der Übertragungswelle 120 verbunden, wenn die Kraftmaschinen-Trennkupplung 180 eingerückt ist. Die Übertragungswelle 120 ist koaxial mit dem Eingangselement 118, und beide rotieren um die erste Drehachse 23. Die zweite Kupplung 182 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 164 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 166 zu verbinden, wobei ein direkter Antrieb durch den Planetenradsatz 160 bereitgestellt wird. Die zweite Kupplung 182 könnte stattdessen angeordnet sein, um das Hohlradelement 164 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 162 zu verbinden oder das Sonnenradelement 162 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 166 zu verbinden. Die Bremse 184 ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 166 an dem feststehenden Element 70 festzulegen.
Es sind die gleichen Betriebsmodi verfügbar, wie sie mit Bezug auf den Antriebsstrang von 1 beschrieben sind, wobei die Kupplung 180 in den gleichen Modi wie Kupplung 80 eingerückt ist, die Kupplung 182 in den gleichen Modi wie Kupplung 82 eingerückt ist, und die Bremse 184 in den gleichen Modi wie Bremse 84 eingerückt ist, für das EMT 14 von 1. Obwohl es der Klarheit wegen in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind die Kupplungen 180, 182 und Bremse 184 mit dem Getriebe-Controller 40 funktional verbunden und werden durch diesen gesteuert.
Im Vergleich mit dem EMT 14 ist der Planetenradsatz 160 axial zwischen dem Elektromotor 16 und den Sätzen kämmender Zahnräder 24, 30; 28, 34; und 26, 32 angeordnet. Wegen dieser Anordnung ist ein Eingangselement 118 von dem Elektromotor 16 konzentrisch umgeben.
3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Antriebsstrangs 210 mit einem EMT 214. Das EMT 214 weist viele der gleichen Komponenten wie das EMT 14 auf. Komponenten, die identisch mit jenen sind, die mit Bezug auf das EMT 14 beschrieben wurden, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und fungieren, wie mit Bezug auf das EMT 14 von 1 beschrieben.
Ein Planetenradsatz 260 ähnlich dem Planetenradsatz 60 von 1 ist konzentrisch um die Drehachse 23 angeordnet. Der Planetenradsatz 260 weist ein Sonnenradelement 262 auf, das ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Rotor 16A verbunden ist. Der Planetenradsatz 260 weist ein Hohlradelement 264 und ein Trägerelement 266 auf. Das Trägerelement 266 lagert Ritzelräder 265 drehbar. Die Ritzelräder 265 kämmen mit sowohl dem Sonnenradelement 262 als auch dem Hohlradelement 264. Das Trägerelement 266 wird hierin als ein erstes Element des Planetenradsatzes 260 bezeichnet. Das Sonnenradelement 262 wird hierin als ein zweites Element des Planetenradsatzes 260 bezeichnet. Das Hohlradelement 264 wird hierin als ein drittes Element des Planetenradsatzes 260 bezeichnet.
Das Sonnenradelement 262 ist als eine ringförmige Hülse ausgestaltet, so dass eine Übertragungswelle 220 und eine innere Welle 221 durch einen zentralen Ring des Sonnenradelements 262 verlaufen können. Die innere Welle 221 kann als eine zweite Übertragungswelle bezeichnet werden. Die Übertragungswelle 220 ist eine Hohlwelle und umgibt die innere Welle 221 konzentrisch. Sowohl die Übertragungswelle 220 als auch die innere Welle 221 rotieren um die Drehachse 23. Zahnrad 226 ist mit der Übertragungswelle 220 verbunden, um mit der gleichen Drehzahl wie die Übertragungswelle 220 zu rotieren. Zahnrad 226 kämmt mit Zahnrad 232 und stellt das zweite Zahnradpaar her. Zahnrad 226 ist eine ringförmige Hülse, die zulässt, dass die innere Welle 221 durch eine zentrale Öffnung in dem Zahnrad 226 verlaufen kann. Zahnräder 24, 28 und 42 sind verbunden, um mit der gleichen Drehzahl wie die innere Welle 221 zu rotieren. Das erste Paar kämmender Zahnräder 24, 30 liefert ein erstes numerisches Übersetzungsverhältnis zwischen der inneren Welle 221 und der Gegenwelle 22. Das zweite Paar kämmender Zahnräder 226, 232 liefert ein zweites numerisches Übersetzungsverhältnis zwischen der Verteilerwelle 220 und der Gegenwelle 22. Zahnrad 232 ist ständig verbunden, um mit der Gegenwelle 22 zu rotieren. Daher ist keine Synchroneinrichtung erforderlich, um das Zahnrad 232 mit der Gegenwelle 22 in Eingriff zu bringen. Das dritte Paar kämmender Zahnräder 28, 34 liefert ein drittes numerisches Übersetzungsverhältnis zwischen der inneren Welle 221 und der Gegenwelle 22.
Zusätzlich zu Synchroneinrichtung A sind mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen 280, 281, 282, 283 in dem EMT 214 vorgesehen. Es ist eine Kupplung 280 vorgesehen, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement 18 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 266 und der Übertragungswelle 220 zu verbinden. Die Kupplung 280 wird hierin als eine Kraftmaschinen-Trennkupplung oder als eine erste Kupplung bezeichnet. Es ist eine Kupplung 281 vorgesehen, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement 18 zur gemeinsamen Rotation mit der inneren Welle 221 zu verbinden. Es ist eine Kupplung 282 vorgesehen, die selektiv einrückbar ist, um das Trägerelement 266 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 262 zu verbinden. Die zweite Kupplung 282 könnte stattdessen angeordnet sein, um das Hohlradelement 264 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 262 zu verbinden oder das Hohlradelement 264 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 266 zu verbinden. So wie es hierin verwendet wird, wird die Kupplung 282 als eine zweite Kupplung bezeichnet, und die Kupplung 281 wird als eine dritte Kupplung bezeichnet. Eine Bremse 283 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 264 an dem feststehenden Element 70 festzulegen. Obwohl es der Klarheit wegen in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind die Kupplungen 280, 281 und 282 und Bremse 283 mit dem Getriebe-Controller 40 funktional verbunden und werden durch diesen gesteuert. 4 ist eine Schnittansicht des Getriebes 214 mit den gleichen Komponenten wie in der Prinzipdiagrammansicht von 3.
Die Kraftmaschine 12, der Elektromotor 16, die Synchroneinrichtungen A und B und die Drehmomentübertragungsmechanismen 280, 281, 282 und 283 können gesteuert werden, um mehrere unterschiedliche Betriebsmodi zur Verfügung zu stellen.
Das EMT 214 kann durch die Kraftmaschine 12 in dem ersten Übersetzungsverhältnis angefahren werden, wenn Kupplung 281 eingerückt ist und die Synchroneinrichtung A nach links in 3 verschoben ist, um Zahnrad 30 mit der Übertragungswelle 22 in Eingriff zu bringen. Alternativ kann die Kraftmaschine 12 verwendet werden, um das Fahrzeug, das den Antriebsstrang 210 aufweist, anzufahren, wenn die Kupplung 280 eingerückt ist, wobei Drehmoment von dem Eingangselement 18 auf die Übertragungswelle 220 und durch kämmende Zahnräder 226, 232 auf die Gegenwelle 22 übertragen wird.
Zusätzlich kann der Elektromotor 16 ebenfalls eingeschaltet sein und zusätzliches Drehmoment an dem Ausgangselement 52 durch den zweiten Satz kämmender Zahnräder 226, 232 entweder in einem niedrigen Übersetzungsverhältnis, wenn Bremse 283 eingerückt ist, oder in einem direkten Antrieb durch den Planetenradsatz 260, wenn Kupplung 282 eingerückt ist, hinzuzufügen. Darüber hinaus könnte der Elektromotor 16 alleine verwendet werden, um das EMT 214 anzufahren, wenn Bremse 283 eingerückt ist und keine der Kupplungen 280 und 281 eingerückt ist. In diesem Fall treibt der Motor 16 das Ausgangselement 52 durch den zweiten Satz kämmender Zahnräder 226, 232 an. Wenn der Elektromotor 16 das EMT 214 auf diese Weise alleine anfährt, kann die Kraftmaschine 12 dann ”angeschoben” werden, was auch als ein ”fliegender Start”, bezeichnet wird, indem die Synchroneinrichtung A nach rechts in 3 vorgewählt wird, um Zahnrad 34 mit der Gegenwelle 22 in Eingriff zu bringen, und dann Kupplung 281 eingerückt wird, um das dritte Übersetzungsverhältnis von der inneren Welle 221 zu der Gegenwelle 22 herzustellen.
5 ist ein Schaubild von Kraftmaschinen-Drehzahl auf der vertikalen Achse in Umdrehungen pro Minute (U/min) über Fahrzeuggeschwindigkeit auf der horizontalen Achse in Kilometern pro Stunde (km/h). Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist von einem Beispielfahrzeug, in welchem der Antriebsstrang 210 eingebaut ist. Viele der verfügbaren Betriebsmodi des Antriebsstrangs 210 sind hierin mit Bezug auf die Bereiche von Kraftmaschinen-Drehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit, über die sie hergestellt werden, beschrieben. Zusätzlich veranschaulicht das Schaubild von 5 die Fähigkeit des Elektromotors 16, Kraftmaschinen-Drehmoment während und im Anschluss an ein Übersetzungsverhältnisschalten zu ergänzen, wobei etwas von dem Verlust der Hebelübersetzung zwischen Schaltungen in dem Dreiganggetriebe 214 im Vergleich mit einem Handschaltgetriebe, das zusätzliche Drehzahlverhältnisse, die zwischen jenen des Getriebes 214 verfügbar sind, aufweist, beseitigt wird.
In 5 gibt Linie 300 ein Beispielverhältnis von Kraftmaschinen-Drehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit an, wenn der Antriebsstrang 210 der 3 und 4 in einem ersten Übersetzungsverhältnis ist, wobei Kupplung 281 eingerückt ist und die Synchroneinrichtung A nach links in 3 verschoben ist, so dass Drehmoment durch den Satz kämmender Zahnräder 24, 30 übertragen wird. Linie 302 gibt ein Beispielverhältnis von Kraftmaschinen-Drehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit an, wenn der Antriebsstrang 210 der 3 und 4 in einem zweiten Übersetzungsverhältnis ist, wobei Kupplung 280 eingerückt ist, so dass Drehmoment durch den zweiten Satz kämmender Zahnräder 226, 232 übertragen wird. Linie 304 gibt ein Beispielverhältnis von Kraftmaschinen-Drehzahl über Fahrzeuggeschwindigkeit an, wenn der Antriebsstrang 210 der 3 und 4 in einem dritten Übersetzungsverhältnis ist, wobei Kupplung 281 eingerückt ist und die Synchroneinrichtung A nach rechts in 3 verschoben ist, so dass Drehmoment durch den dritten Satz kämmender Zahnräder 28, 34 übertragen wird. Linie 306 gibt ein Beispielverhältnis von Kraftmaschinen-Drehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit an, wenn der Antriebsstrang 210 der 3 und 4 in einem Rückwärtsübersetzungsverhältnis ist, wobei Kupplung 281 eingerückt ist, das Losrad 48 in kämmenden Eingriff mit den Zahnrädern 42, 44 bewegt ist und die Synchroneinrichtung A in einer Neutralstellung in 3 ist, so dass Drehmoment durch den Satz kämmender Zahnräder 42, 48, 44 für den Rückwärtsgang übertragen wird.
In 5 geben die Linien 308 und 310 zusätzliche Verhältnisse von Kraftmaschinen-Drehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit an, die in dem Dreigang-EMT 214 der 3 und 4 nicht verfügbar sind, die aber in einem typischen herkömmlichen Getriebe, das zwei zusätzliche Vorwärtsdrehzahlverhältnisse aufweist, verfügbar wären. Zum Beispiel kann ein herkömmliches Handschaltgetriebe fünf verfügbare Verhältnisse von Kraftmaschinen-Drehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen 300, 308, 302, 310, 304, die fünf festen Übersetzungsverhältnissen zugeordnet sind, in welchem Fall das zweite Verhältnis 302 des EMT 214 das dritte Verhältnis des herkömmlichen Getriebes wäre und das dritte Verhältnis 304 des EMT 214 das fünfte Verhältnis des herkömmlichen Getriebes wäre. Wie es aus 5 deutlich wird, gibt es einen Verlust an Hebelübersetzung 312 bei einem Schalten entlang Schaltlinie 311 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von annähernd 50 km/h von Verhältnis 300 in Verhältnis 302 in dem EVT 214 im Vergleich mit einem Schalten von Verhältnis 300 in Verhältnis 308 in dem herkömmlichen Handschaltgetriebe. Ähnlich gibt es einen Verlust an Hebelübersetzung 314 bei einem Schalten entlang der Schaltlinie 313 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 145 km/h von Verhältnis 302 in Verhältnis 304 in dem EVT 214 im Vergleich mit einem Schalten von Drehzahlverhältnis 302 in Drehzahlverhältnis 310 in dem herkömmlichen Handschaltgetriebe.
Das EMT 214 hat den Vorteil, in der Lage zu sein, eine Drehmomentunterstützung zu verwenden, die durch den Elektromotor 16 vorgesehen wird, um zu helfen, den Verlust an Hebelübersetzung, der den weniger festen Übersetzungsverhältnissen und breiteren Verhältnisstufen zwischen den Übersetzungsverhältnissen zugeordnet ist, zu verringern. Zum Beispiel kann der Elektromotor 16 derart gesteuert werden, dass er bei einer Drehzahl vor der Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h (der Fahrzeuggeschwindigkeit, die einer vorbestimmten Drehzahl des Ausgangselements 52 zugeordnet ist, bei der das Schalten von dem ersten Übersetzungsverhältnis 300 in das zweite Übersetzungsverhältnis 302 erfolgt) eingeschaltet ist.
Die Bremse 283 ist eingerückt, so dass eine Drehmomentvervielfachung durch den Planetenradsatz 260 von dem Elektromotor 16 zu der Übertragungswelle 220 vorgesehen wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Schaltlinie 311 annähernd 50 km/h erreicht, wird Kupplung 281 ausgerückt und Kupplung 280 wird eingerückt. Die Synchroneinrichtung A kann in ihre Neutral-Stellung bewegt werden. Der Elektromotor 16 wird während des Schaltens und bis zu einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit (entsprechend Linie 309) über die Schaltlinie 311 hinaus eingeschaltet gehalten, um Kraftmaschinen-Drehmoment zu ergänzen, wodurch die verlorene Hebelübersetzung 312 zwischen dem zweiten Gang eines herkömmlichen Handschaltgetriebes (Linie 308) und dem zweiten Gang (Linie 302) des EMT 214 im Wesentlichen ersetzt wird. Dies kann als ”Auffüllen” von Drehmoment mit dem Elektromotor 16 oder unter Verwendung des Elektromotors 16 zum ”Drehmomentauffüllen” bezeichnet werden. Linie 315 die Kraftmaschinen-Drehzahl nach dem Schalten an, wie sie durch den Betrieb des Motors 16 beeinflusst wird.
6 ist ein Ausdruck von Drehmoment in Newtonmetern (Nm) über Fahrzeuggeschwindigkeit für ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang 210, der gesteuert wird, um gemäß dem Schaubild von 5 zu schalten. Kurve 402 gibt das Drehmoment an dem Ausgangselement 52 an, das durch die Kraftmaschine 12 geliefert wird. Kurve 404 gibt das Drehmoment an, das an dem Ausgangselement 52 durch den Elektromotor 16 in einem rein elektrischen Betriebsmodus geliefert wird, wobei Bremse 283 eingerückt ist und die Kraftmaschine 12 ausgeschaltet ist. Kurve 406 veranschaulicht das maximale Drehmoment, das an dem Ausgangselement 52 geliefert werden kann, wenn sowohl die Kraftmaschine 12 als auch der Elektromotor 16 über eine großen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten eingeschaltet sind. Das Drehmoment, das durch die gleiche Kraftmaschine 12 in einem herkömmlichen Handschaltgetriebe, das die in 5 angegebenen fünf Übersetzungsverhältnisse aufweist, geliefert wird, ist als Kurve 408 gezeigt und folgt großen Teilen der Kurve 402. Wie es durch das Teilstück 410 angegeben ist, wird der Elektromotor 16 derart gesteuert, dass er über einen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten (und zugeordneten Drehzahlen des Ausgangselements 52) vor und nach jeder der vorbestimmten Drehzahlen, bei denen Gangschaltungen in dem EMT 214 erfolgen, eingeschaltet ist. Dies ermöglicht es, dass der Elektromotor 16 Drehmoment hinzufügt, wenn Kraftmaschinen-Drehmoment alleine geringer wäre als das Drehmoment, das von der Kraftmaschine 12 durch ein herkömmliches Handschaltgetriebe, das die in 5 angegebenen zusätzlichen Übersetzungsverhältnisse aufweist, geliefert werden würde. Wie es aus 5 ersichtlich ist, entsprechen die vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen Schaltungen in dem EMT 214 erfolgen, Kraftmaschinen-Drehzahlen von annähernd 6500 U/min, die eine vorbestimmte maximale Kraftmaschinen-Drehzahl sein können. Eine vorbestimmte Drehzahl des Ausgangselements 52 entspricht den vorbestimmten maximalen Kraftmaschinen-Drehzahlen mit einer Formel, die von den Zahnradzähnezahlen des Planetenradsatzes 260, den Übersetzungsverhältnissen der Sätze kämmender Zahnräder und der Reifengröße abhängt.
Wieder unter Bezugnahme auf 5 kann der Elektromotor 16 mit höheren Drehzahlen als die Kraftmaschine 12 arbeiten. Die Verwendung des Elektromotors 16, um eine Drehmomentunterstützung über einen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten um ein Übersetzungsverhältnisschalten herum in dem EMT 214 hinzuzufügen, ist auch durch Linie 316 angegeben, die die Drehzahl des Rotors 16A des Elektromotors 16 angibt. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 85 km/h erreicht der Elektromotor 16 eine Nenndrehzahlgrenze in dem Modus mit hohem Übersetzungsverhältnis (d. h. die Betriebsdrehzahl des Elektromotors 16, wenn die Bremse 283 eingerückt ist) und die Bremse 283 wird dann ausgerückt, so dass der Motor 16 von dem Kraftfluss in dem EMT 214 getrennt wird und bis zu einer niedrigeren Drehzahl frei umlaufen kann, wie es durch Linie 309 angegeben ist. Alternativ kann der Elektromotor 16 eingeschaltet gehalten und die Kupplung 282 eingerückt werden, so dass der Elektromotor 16 bei einer niedrigeren Drehzahl mit einem direkten Antrieb durch den Planetenradsatz 260 arbeiten kann. Im letzteren Fall, wenn die Bremse 283 ausgerückt ist, kann der Elektromotor 16 derart gesteuert werden, dass er kurz als ein Generator fungiert, um den Rotor 16A auf die neue Zieldrehzahl zu verlangsamen, die der Einrückung der Kupplung 282 zugeordnet ist, anstatt Energie in der Kupplung 282 zu absorbieren. In dem Direktantriebsmodus kann der Elektromotor 16 noch dazu verwendet werden, um Kraftmaschinen-Drehmoment bis zu der maximalen Nenndrehzahl des Motors 16 zu ergänzen (z. B. annähernd 11.000 U/min, wie es in 5 angegeben ist), was in dem Direktantriebsmodus bis deutlich jenseits der maximalen vorweggenommenen Fahrzeuggeschwindigkeit nicht erreicht wird.
Bei etwa 145 km/h erreicht die Kraftmaschine 12 wieder ihre vorbestimmte Nenndrehzahl und wird entlang der Schaltlinie 313 in das dritte Übersetzungsverhältnis geschaltet, indem Kupplung 280 ausgerückt wird, Kupplung 281 eingerückt wird und die Synchroneinrichtung A nach rechts in 3 verschoben wird. Der Elektromotor 16 kann derart gesteuert werden, dass er von irgendeiner Fahrzeuggeschwindigkeit aus vor der Schaltlinie 313, wie etwa einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 130 km/h, bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit jenseits der Schaltlinie 313 eingeschaltet ist, um Kraftmaschinen-Drehmoment zu ergänzen und das fehlende Übersetzungsverhältnis, das der Linie 310 zugeordnet ist, welches in einem herkömmlichen Handschaltgetriebe verfügbar wäre, zu simulieren. Der Elektromotor 16 könnte eingeschaltet bleiben, um Kraftmaschinen-Drehmoment bis zu einer vorbestimmten maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit zu ergänzen, wenn dies gewünscht wird, oder bis der Motor seine vorbestimmte maximale Drehzahl erreicht, was derart angegeben ist, dass es bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, die der Linie 319 in 5 entspricht. Die Verwendung des Elektromotors 16, um eine Drehmomentunterstützung bei Fahrzeuggeschwindigkeiten um ein Übersetzungsverhältnisschalten herum von dem zweiten in den dritten Gang in dem EMT 214 hinzuzufügen, ist durch Linie 318 angegeben, die die Drehzahl des Rotors 16A des Elektromotors 16 angibt. Ein Bereich 410 in 6 um die Fahrzeuggeschwindigkeit 145 km/h herum gibt auch das ergänzende Drehmoment an, das durch den Elektromotor 16 hinzugefügt wird.
Obwohl die besten Ausführungsarten der vielen Aspekte der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Lehren beziehen, verschiedene alternative Aspekte erkennen, um die vorliegenden Lehren, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, praktisch auszuführen.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; zumindest eine Welle; wobei das Eingangselement und die zumindest ein Welle um eine erste Drehachse drehbar sind; eine Gegenwelle, die im Wesentlichen parallel zu der zumindest einen Welle angeordnet und um eine zweite Drehachse drehbar ist; wobei das Ausgangselement funktional verbunden ist, um mit der Gegenwelle zu rotieren; mehrere Paare kämmender Zahnräder; wobei jedes der Paare kämmender Zahnräder betreibbar ist, um ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der zumindest einen Welle und der Gegenwelle bereitzustellen; eine Mehrzahl von selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismen; wobei zumindest manche der Paare kämmender Zahnräder eine Einrückung eines jeweiligen der Drehmomentübertragungsmechanismen mit einem entsprechenden der Paare kämmender Zahnräder erfordern, um Drehmoment auf die Gegenwelle zu übertragen; einen Getriebe-Controller, der betreibbar ist, um die Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen zu steuern und somit selektiv zumindest einige der Übersetzungsverhältnisse herzustellen; einen Elektromotor, der konzentrisch mit der ersten Drehachse ist; einen Planetenradsatz, der konzentrisch mit der ersten Drehachse ist; wobei der Planetenradsatz ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist; eine erste Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement funktional mit dem ersten Element zu verbinden; und wobei das erste Element funktional mit der Gegenwelle durch zumindest eines der Paare kämmender Zahnräder verbindbar ist und das zweite Element verbunden ist, um gemeinsam mit dem Elektromotor zu rotieren, wobei der Elektromotor betreibbar ist, um Drehmoment an dem zweiten Element hinzuzufügen und Drehmoment von diesem aufzunehmen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Welle eine Verteilerwelle umfasst, die verbunden ist, um gemeinsam mit dem zweiten Element zu rotieren, und ferner umfassend: eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um eines der Elemente des Planetenradsatzes mit einem anderen der Elemente des Planetenradsatzes zu verbinden und somit einen direkten Antrieb von dem Elektromotor zu der Übertragungswelle herzustellen, wenn die zweite Kupplung eingerückt ist.
Getriebe nach Anspruch 2, in Kombination mit eine Kraftmaschine, die funktional mit dem Eingangselement verbunden ist, wobei der Elektromotor derart gesteuert wird, dass er eingeschaltet ist, um Drehmoment an der Übertragungswelle hinzuzufügen, wenn die Kraftmaschine das Fahrzeug anfährt und sowohl die erste als auch die zweite Kupplung eingerückt sind.
Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um eine Rotation des dritten Elements des Planetenradsatzes zu verhindern; und wobei der Elektromotor betreibbar ist, um das Getriebe durch den Planetenradsatz anzufahren, wenn die Bremse eingerückt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Welle eine Übertragungswelle, die eine Hohlwelle ist, und ein innere Welle umfasst, die konzentrisch mit der Übertragungswelle ist; und ferner umfassend: eine weitere Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement zu verbinden und somit gemeinsam mit der inneren Welle zu rotieren; und wobei zumindest eines der mehreren Paare kämmender Zahnräder funktional mit der inneren Welle verbunden ist, und zumindest ein weiteres der mehreren Paare kämmender Zahnräder funktional mit der Übertragungswelle verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 5, in Kombination mit einer Kraftmaschine, die funktional mit dem Eingangselement verbunden ist; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen Synchroneinrichtungen sind; und ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um eine Rotation des dritten Elements des Planetenradsatzes zu verhindern; wobei das Getriebe durch den Elektromotor angefahren wird, wenn die Bremse eingerückt ist; und wobei die Kraftmaschine gestartet wird, nachdem das Getriebe durch den Elektromotor angefahren wird, indem eine der Synchroneinrichtungen vorgewählt wird, um ein Zahnrad von einem der mehreren Paare kämmender Zahnräder, das funktional mit der inneren Welle verbunden ist, mit der Gegenwelle in Eingriff zu bringen, und die weitere Kupplung eingerückt wird, während die Bremse eingerückt bleibt.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor axial zwischen dem Planetenradsatz und den mehreren Paaren kämmender Zahnräder angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, in Kombination mit eine Kraftmaschine, die funktional mit dem Eingangselement verbunden ist; wobei das Getriebe durch die Kraftmaschine angefahren wird, wenn die erste Kupplung eingerückt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um eine Rotation des dritten Elements des Planetenradsatzes zu verhindern; eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um eines der Elemente des Planetenradsatzes mit einem anderen der Elemente des Planetenradsatzes zu verbinden und somit einen direkten Antrieb von dem Elektromotor zu der Übertragungswelle herzustellen, wenn die zweite Kupplung eingerückt ist; und wobei der Elektromotor derart gesteuert wird, dass die Übertragungswelle in einem ersten Modus durch den Planetenradsatz angetrieben wird, wenn die Bremse eingerückt ist, und in einem zweiten Modus, wenn die zweite Kupplung eingerückt ist.
Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine Verteilerwelle, die als eine Hohlwelle ausgestaltet ist; ein innere Welle, die konzentrisch mit der Übertragungswelle ist und von dieser umgeben ist; wobei das Eingangselement, die Übertragungswelle und die innere Welle um eine erste Drehachse drehbar sind; eine Gegenwelle, die im Wesentlichen parallel zu der Übertragungswelle angeordnet und um eine zweite Drehachse drehbar ist; wobei das Ausgangselement funktional verbunden ist, um mit der Gegenwelle zu rotieren; eine Mehrzahl von selektiv einrückbaren Synchroneinrichtungen; zumindest drei Paare kämmender Zahnräder, die betreibbar sind, um Drehmoment auf die Gegenwelle zu übertragen; wobei eines der Paare kämmender Zahnräder betreibbar ist, um ein erstes Übersetzungsverhältnis von der inneren Welle zu der Gegenwelle herzustellen, wenn eine der Synchroneinrichtungen eingerückt ist, und ein anderes der Paare kämmender Zahnräder ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der Übertragungswelle und der Gegenwelle bereitstellt; einen Getriebe-Controller, der betreibbar ist, um die Einrückung der Synchroneinrichtungen zu steuern; einen Elektromotor, der konzentrisch mit der ersten Drehachse ist; einen Planetenradsatz, der konzentrisch mit der ersten Drehachse ist und ein erstes Element, das zur gemeinsamen Rotation mit der Übertragungswelle verbunden ist, ein zweites Element, das zur gemeinsamen Rotation mit dem Elektromotor verbunden ist, und ein drittes Element aufweist; eine erste Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement mit dem ersten Element des Planetenradsatzes zu verbinden; eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um eines der Elemente des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente des Planetenradsatzes zu verbinden und somit ein Direktantriebsverhältnis von dem Elektromotor zu der Übertragungswelle durch den Planetenradsatz vorzusehen; eine dritte Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Eingangselement mit der inneren Welle zu verbinden; und eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das dritte Element feststehend zu halten.