DE102014210466A1

DE102014210466A1 - Doppelwellengetriebe für ein hybrid-elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102014210466A1
Application number: DE102014210466.1A
Authority: DE
Inventors: David A. Janson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-12-11
Also published as: US20140364266A1; CN104228544A; CN104228544B; US10173517B2

Abstract

Ein Fahrzeuggetriebe umfasst einen Eingang, einen Splitterzahnradsatz mit einem Element, das mit dem Eingang verbunden ist, einem zweiten Element, das mit einem Motor-Generator verbunden ist, und einem ersten Ausgang, einen Traktionszahnradsatz mit einem dritten Element, das mit einem Traktionsmotor verbunden ist, einem vierten nicht rotierenden Element und einem zweiten Ausgang, einen Kettenantrieb, der mit dem ersten und dem zweiten Ausgang verbunden ist, und ein Differential, das durch den Kettenantrieb angetrieben wird, zum Übertragen von Leistung auf Fahrzeugräder.

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Getriebe, das Leistung zwischen mehreren Leistungsquellen unter Verwendung eines Kettenantriebs auf die Fahrzeugräder überträgt.
In einem Hybrid-Elektrofahrzeug sind der Traktionsmotor, der elektrische Generator, das Planetenradgetriebe und die Kraftmaschine vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle des Getriebes des Fahrzeugs angeordnet, das zwischen die Rahmenträger des Fahrzeugs eingefügt werden muss. Die axiale Abmessung des Getriebes muss jedoch minimiert werden. Wenn die Komponenten des Getriebes auf drei Wellen angeordnet sind, ist ein Vorgelegegetriebe erforderlich, um Leistung zwischen einem Differential, das mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs konzentrisch ist, und der Kraftmaschinenwelle zu übertragen. Ein solches Vorgelegegetriebe verlängert jedoch gewöhnlich die axiale Abmessung des Getriebes.
Ein herkömmlicher Torsionsdämpfer, der zwischen der Kraftmaschine und dem elektrischen Generator angeordnet ist, vergrößert die axiale Abmessung.
Die Abstützung des elektrischen Generators an der Gehäusewand unter Verwendung von zwei axial beabstandeten Lagern und die Abstützung des Traktionsmotors am Gehäuse unter Verwendung von zwei zusätzlichen axial beabstandeten Lagern vergrößert die axiale Abmessung weiter.
Ein Fahrzeuggetriebe umfasst einen Eingang, einen Splitterzahnradsatz mit einem Element, das mit dem Eingang verbunden ist, einem zweiten Element, das mit einem Motor-Generator verbunden ist, und einem ersten Ausgang, einen Traktionszahnradsatz mit einem dritten Element, das mit einem Traktionsmotor verbunden ist, einem vierten nicht rotierenden Element und einem zweiten Ausgang, einen Kettenantrieb, der mit dem ersten und dem zweiten Ausgang verbunden ist, und ein Differential, das durch den Kettenantrieb angetrieben wird, zum Übertragen von Leistung auf Fahrzeugräder.
Der Traktionsmotor, der elektrische Generator und das Planetenradgetriebe sind durch ein Nadellager am Eingang abgestützt, das durch ein Kugellager am Getriebegehäuse abgestützt ist. Eine Riemenscheibe des Kettenantriebs ist durch ein Kugellager auch am Eingang abgestützt.
Der Torsionsstabdämpfer ist in den Eingang eingefügt und erstreckt sich axial entlang der Hauptwelle des Getriebes, wodurch axialer Raum gespart wird.
Der Träger jedes Planetenradsatzes ist sein Ausgang und das Hohlrad ist seine Reaktionskomponente, wodurch ermöglicht wird, dass jeder Zahnradsatz mit optimaler Effizienz funktioniert.
Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Erläuterung gegeben. Verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich.
Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen leichter verstanden, in denen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das ein Getriebe für ein Hybrid-Elektrofahrzeug zeigt; und
2 ein schematisches Diagramm ist, das eine Variation des Getriebes von 1 zeigt.
Das in 1 gezeigte Getriebe 10 umfasst eine Flexplatte 12 mit axialen Bolzen 13, durch die die Flexplatte mit einer Kraftmaschine verbunden ist; eine Welle 14, die mit der Flexplatte verbunden ist; einen Traktionsmotor 16; einen Traktionsplanetenradsatz 18; einen Motor-Generator 20; einen Splitterplanetenradsatz 22; einen Pendeltorsionsdämpfer 24, der an einer Eingangswelle 26 befestigt ist; einen Endantriebsplanetenradsatz 28; einen Kettenantrieb 30; und ein Differential 32, das Leistung zu den Fahrzeugrädern 31 durch Halbwellen 33, 34 überträgt. Das Getriebe 10 ist in einem nicht rotierenden Gehäuse 36 eingeschlossen.
Der Rotor 38 des Traktionsmotors 16 ist durch die Welle 40 mit dem Sonnenrad 42 des Traktionsplanetenradsatzes 18 verbunden, der ferner ein Hohlrad 44, das gegen Drehung an einem Reaktionsarm 45 des Gehäuses 36 gehalten wird; einen Träger 46, der an der Eingangswelle 26 durch ein Lager 48 abgestützt ist; und Ritzel 50, die am Träger 46 abgestützt sind und mit dem Hohlrad 44 und dem Sonnenrad 42 verzahnen, umfasst. Der Traktionsantriebsplanetenradsatz 18 erzeugt eine Drehzahlverringerung des Trägers 46 relativ zur Drehzahl des Rotors 38 des Traktionsmotors 16. Der Stator 51 des Traktionsmotors 16 ist am Gehäuse 36 abgestützt.
Der Rotor 52 des Motor-Generators 20 ist durch eine Welle 54 mit dem Sonnenrad 56 des Splitterplanetenradsatzes 22 verbunden, der ferner ein Hohlrad 58; einen Träger 60, der an der Eingangswelle 26 befestigt ist; und Ritzel 62, die am Träger 60 abgestützt sind und mit dem Hohlrad 58 und dem Sonnenrad 56 verzahnen, umfasst. Der Stator 64 des Motor-Generators 20 ist am Gehäuse 36 abgestützt.
Die Eingangswelle 26 ist antreibbar mit der Welle 14 verbunden, die sich axial von der Flexplatte 12 entlang der Eingangswelle 26 erstreckt. Die Welle 14 ist mit der Eingangswelle 26 am axialen Ende nahe einer Fluidpumpe 68 verbunden.
Zwei axial beabstandete Nadellager 67 stützen den Rotor 38 und die Welle 40 an der Eingangswelle 26 ab. Ebenso stützen zwei axial beabstandete Nadellager 69 den Rotor 52 und die Welle 54 an der Eingangswelle 26 ab. Die Welle 14 ist an entgegengesetzten axialen Enden an der Eingangswelle 26 abgestützt.
Ein Lager 70, das an einem Halter 72 abgestützt ist, der an der Rückwand des Gehäuses 36 befestigt ist, stützt das linke Ende der Eingangswelle 26 ab. Ebenso stützt ein Lager 74, das an einem Halter 75 abgestützt ist, der an der Vorderwand des Gehäuses 36 befestigt ist, das rechte Ende der Eingangswelle 26 ab.
Eine Generatorbremse 76, die an einem Halter 75 abgestützt ist, hält selektiv den Rotor 52 des Motor-Generators 20 gegen Drehung.
Der Kettenantrieb 30 umfasst eine Riemenscheibe 80, die am Hohlrad 58 befestigt ist; eine Riemenscheibe 82, die mit dem Endantriebsplanetenradsatz 28 verbunden ist, und eine Antriebskette 84, die mit der Riemenscheibe 80, 82 in Eingriff steht.
Der Endantriebsplanetenradsatz 28 umfasst ein Sonnenrad 86, das mit der Riemenscheibe 82 verbunden ist; ein Hohlrad 88, das am Gehäuse 36 befestigt ist; einen Träger 90, der am Hohlradeingang des Differentials 32 befestigt ist; und Planetenritzel 92, die am Träger 90 abgestützt sind und mit dem Hohlrad 88 und dem Sonnenrad 86 verzahnen. Der Endantriebsplanetenradsatz 28 erzeugt eine Drehzahlverringerung des Eingangs des Differentials 32 relativ zur Drehzahl des Trägers 90.
Die Komponenten des Getriebes 10 sind um eine Hauptachse 93 und eine Radachse 94 angeordnet. Ein Lager 96, das an der Wand des Gehäuses 36 abgestützt ist, stützt die Riemenscheibe 82 und das Sonnenrad 86 bei der Drehung um die Achse 94 ab.
Das in 2 gezeigte Getriebe 100 umfasst eine Flexplatte 12, die an einer Welle 14 abgestützt ist, die mit einer Kraftmaschinenkurbelwelle verbunden ist; einen Traktionsmotor 16; einen Traktionsantriebsplanetenradsatz 18; einen Motor-Generator 20; einen Splitterplanetenradsatz 22; einen Endantriebsplanetenradsatz 28; einen Kettenantrieb 30; und ein Differential 32, das Leistung auf die Fahrzeugräder 31 durch Halbwellen 33, 34 überträgt. Das Getriebe 10 ist in einem nicht rotierenden Gehäuse 36 eingeschlossen.
Die Eingangswelle 26 ist antreibbar mit der Welle 14 verbunden, die sich axial von der Flexplatte 12 entlang der Eingangswelle 26 erstreckt. Die Welle 14 ist mit der Eingangswelle 26 am axialen Ende entgegengesetzt zur Flexplatte 12 verbunden.
Im Getriebe 100 stützt ein Lager 45 den Träger 46 des Zahnradsatzes 18 an einem Reaktionsarm 45 ab, der am Gehäuse 36 befestigt ist und sich radial von diesem erstreckt, anstatt dass das Lager 45 an der Welle 26 abgestützt ist.
Der Pendeldämpfer 24, die Fluidpumpe 68 und die Generatorbremse 76 fehlen am Getriebe 100.
Gemäß den Bestimmungen der Patentstatuten wurde die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die alternativen Ausführungsformen anders als spezifisch dargestellt und beschrieben ausgeführt werden können.

Claims

Fahrzeuggetriebe, das Folgendes umfasst: einen Eingang, der an einem Gehäuse abgestützt ist; einen Traktionsmotor, einen Traktionszahnradsatz, einen Generator, einen Splitterzahnradsatz und eine Riemenscheibe eines Kettenantriebs, die am Eingang abgestützt sind; ein Differential, das mit dem Kettenantrieb verbunden ist, zum Übertragen von Leistung auf Fahrzeugräder.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei der Eingang eine Hohlwelle ist, die sich entlang einer ersten Achse erstreckt, und das Getriebe ferner Folgendes umfasst: eine Flexplatte; eine Welle, die mit dem Eingang konzentrisch ist, sich entlang des Eingangs erstreckt, am Eingang befestigt ist und die Flexplatte daran abstützt.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: erste Nadellager, die den Generator und den Splitterzahnradsatz am Eingang abstützen; und zweite Nadellager, die den Traktionsmotor und den Traktionszahnradsatz am Eingang abstützen.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei: der Splitterzahnradsatz einen Träger, der mit dem Eingang verbunden ist, ein Sonnenrad, das mit dem Generator verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der Riemenscheibe verbunden ist, und Ritzel, die am Träger abgestützt sind und mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad verzahnen, umfasst.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei: der Traktionszahnradsatz ein zweites Sonnenrad, das mit dem Traktionsmotor verbunden ist, ein zweites Hohlrad, das gegen Drehung gehalten wird, einen zweiten Träger, der mit der Riemenscheibe verbunden ist, und zweite Ritzel, die am zweiten Träger abgestützt sind und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad verzahnen, umfasst.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei: der Splitterzahnradsatz einen Träger, der mit dem Eingang verbunden ist, ein Sonnenrad, das mit dem Generator verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der Riemenscheibe verbunden ist, und Ritzel, die am Träger abgestützt sind und mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad verzahnen, umfasst; und der Traktionszahnradsatz ein zweites Sonnenrad, das mit dem Traktionsmotor verbunden ist, ein zweites Hohlrad, das gegen Drehung gehalten wird, einen zweiten Träger, der mit der Riemenscheibe und dem Hohlrad verbunden ist, und zweite Ritzel, die am zweiten Träger abgestützt sind und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad verzahnen, umfasst.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, das ferner einen Endantrieb umfasst, der Folgendes umfasst: ein drittes Sonnenrad, das mit dem Kettenantrieb verbunden ist; ein drittes Hohlrad, das gegen Drehung gehalten wird; einen dritten Träger, der mit dem Differential verbunden ist; und dritte Ritzel, die am dritten Träger abgestützt sind und mit dem dritten Sonnenrad und dem dritten Hohlrad verzahnen.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei der Eingang eine Hohlwelle ist, die sich entlang einer ersten Achse erstreckt und axial entgegengesetzte Enden aufweist; und das Getriebe ferner umfasst: eine Welle, die sich entlang des Eingangs erstreckt und ein erstes und ein zweites axial entgegengesetztes Ende aufweist, wobei das erste Ende eine Flexplatte abstützt, wobei das zweite Ende an einem Ende des Eingangs befestigt ist, das axial entgegengesetzt zu einem Ort der Flexplatte liegt.