DE102014225298A1 - Stufenloses multimode-getriebe - Google Patents

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DE102014225298A1
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transmission component
planetary gear
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Andrew K. Rekow
Dennis L. Jeffries
Rainer Gugel
David Müller
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Deere and Co
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Deere and Co
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Abstract

Ein stufenloses Getriebe umfasst eine Kupplung, eine Bremse und ein erstes Planetengetriebe, das eine erste und zweite Komponente umfasst, und ein Doppel-Planetengetriebe, das eine Eingangs- und Ausgangskomponente und eine zusätzliche dritte und vierte Komponente umfasst.

Description

  • Diese Offenbarung bezieht sich auf stufenlose Getriebe, einschließlich Getriebe zum Betrieb von Fahrzeugen in Mehrfach-Antriebsbetriebsarten.
  • In verschiedensten Umgebungen kann es nützlich sein, sowohl einen herkömmlichen Motor (z.B. Verbrennungsmotor) als auch eine stufenlos einstellbare Energiequelle (z.B. einen Elektro- oder Hydraulikmotor, einen variablen Kettenantrieb usw.) zu verwenden, um nützliche Leistung zu liefern. Beispielsweise kann ein Teil der Motorleistung umgeleitet werden, um eine erste stufenlos einstellbare Maschine (z.B. eine erste elektrische Maschine, die als Generator wirkt) anzutreiben, die ihrerseits eine zweite stufenlos einstellbare Maschine antreiben kann (z.B. eine zweite elektrische Maschine, die als Motor wirkt, unter Verwendung der elektrischen Leistung von der ersten elektrischen Maschine). In bestimmten Auslegungen kann Energie von beiden Typen von Quellen (d.h. einem Motor und einer stufenlos einstellbaren Energiequelle) für die Endleistungsabgabe (z.B. an eine Motorachse) über ein stufenloses Getriebe mit unendlichem Übersetzungsverhältnis („IVT“) oder ein stufenlos Getriebe mit einem endlichen Übersetzungsverhältnis („CVT“) kombiniert werden. Dies kann als „Verzweigungs-Modus-“ oder „Verzweigungs-Pfad-Modus-“Betrieb bezeichnet werden, da die Leistungsübertragung zwischen dem mechanischen Pfad vom Motor und dem stufenlosen Pfad aufgeteilt werden kann. Der Verzweigungs-Modus-Betrieb kann auf verschiedenen bekannten Wegen erzielt werden. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe verwendet werden, um Drehleistung von einem Motor und von einer elektrischen Maschine zu summieren, wobei die summierte Leistung stromabwärts innerhalb eines zugeordneten Antriebsstrangs übertragen wird. Dies kann die Abgabe von Leistung (z.B. an Fahrzeugräder) mit einem effektiv unendlichen, stufenlosen Übersetzungsverhältnis ermöglichen. Es können jedoch verschiedene Probleme auftreten, einschließlich Einschränkungen in Bezug auf die maximal erreichbare Geschwindigkeit einstellbarer Energiequellen.
  • Ein stufenloses Getriebe wird offenbart. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein stufenloses Getriebe ein erstes Planetengetriebe, das eine erste Getriebekomponente und eine zweite Getriebekomponente umfasst; und ein Doppel-Planetengetriebe, das eine Eingangskomponente, eine Ausgangskomponente, eine dritte Getriebekomponente und eine vierte Getriebekomponente umfasst. Das stufenlose Getriebe umfasst auch eine Kupplung und eine Bremse. Die erste Getriebekomponente empfängt eine erste mechanische Eingangsleistung für das erste Planetengetriebe von einem Motor. Die dritte Getriebekomponente empfängt eine zweite mechanische Eingangsleistung für das Doppel-Planetengetriebe von einer stufenlos einstellbare Energiequelle. Die zweite Getriebekomponente überträgt direkt Energie zur Eingangskomponente des Doppel-Planetengetriebes. Die Kupplung ist ausgelegt, mit der ersten Getriebekomponente und der zweiten Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um die Leistungsübertragung zwischen der ersten Getriebekomponente und der zweiten Getriebekomponente zu steuern. Die Bremse ist ausgelegt, mit der vierten Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um die Drehung der vierten Getriebekomponente zu stoppen. Die Ausgangskomponente ist ausgelegt, mechanische Leistung direkt von der Eingangskomponente und der vierten Getriebekomponente zu empfangen. Das Doppel-Planetengetriebe ist ausgelegt, mechanische Leistung vom Motor und der stufenlos einstellbaren Energiequelle zu summieren und die summierte Energie an die Ausgangskomponente zu liefern. Während des Betriebs des Motors bewirkt eine gesteuerte Betätigung einer oder mehrerer von der ersten Bremse und der Kupplung, dass die Ausgangskomponente von der stufenlos einstellbaren Energiequelle, jedoch nicht vom Motor mit Energie versorgt wird.
  • Eines oder mehrere der folgenden Merkmale kann oder können auch im geoffenbarten Getriebe eingeschlossen sein. Die erste Getriebekomponente kann einen ersten Planeten-radträger umfassen, der ein oder mehrere erste Planetenräder lagert. Die zweite Getriebe-komponente kann ein erstes Sonnenrad umfassen. Die Eingangskomponente kann ein erstes Hohlrad umfassen. Die dritte Getriebekomponente kann ein zweites Sonnenrad umfassen. Die vierte Getriebekomponente kann ein zweites Hohlrad umfassen. Die Aus-gangskomponente des Doppel-Planetengetriebes kann einen zweiten Planetenradträger umfassen, der ein oder mehrere zweite Planetenräder lagert, wobei das eine oder die mehreren zweite Planetenräder mit einer oder mehreren von der Eingangskomponente und der vierten Getriebekomponente kämmen. Die Ausgangskomponente kann mechanische Leistung zu einer Gangschaltung übertragen, die einen oder mehrere Gänge umfasst. Die stufenlos einstellbare Energiequelle kann eine oder mehrere von einem Paar elektrischer Maschinen und einer hydraulischen Maschine umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein stufenloses Getriebe ein erstes Planetengetriebe, das eine erste Eingangskomponente, eine erste Ausgangskomponente und eine erste Getriebekomponente umfasst. Das stufenlose Getriebe umfasst ein Doppelplanetengetriebe, das eine zweite Eingangskomponente, eine zweite Getriebekomponente, eine dritte Getriebekomponente eine zweite Ausgangskomponente umfasst. Das stufenlose Getriebe umfasst auch eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung und eine Bremse. Die erste Eingangskomponente empfängt eine erste mechanische Eingangsleistung für das erste Planetengetriebe von einem Motor. Die zweite Eingangskomponente empfängt mechanische Leistung direkt von der ersten Ausgangskomponente. Eine oder mehrere von der ersten Kupplung, der zweiten Kupplung und der Bremse ist oder sind ausgelegt, mit einer oder mehreren von der ersten Eingangskomponente, der ersten Ausgangskomponente und der ersten Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um die mechanische Leistungsübertragung zwischen dem Motor und dem Doppel-Planetengetriebe zu steuern. Eine oder mehrere von der zweiten und dritten Getriebekomponente empfängt oder empfangen eine zweite mechanische Eingangsleistung für das Doppel-Planetengetriebe von einer stufenlos einstellbaren Energiequelle. Das Doppel-Planetengetriebe ist ausgelegt, mechanische Leistung vom Motor und der stufenlos einstellbaren Energiequelle zu summieren und die summierte Energie an die zweite Ausgangskomponente zu liefern. Während des Betriebs des Motors bewirkt eine gesteuerte Betätigung einer oder mehrerer von der ersten Kupplung, der zweiten Kupplung und der Bremse, dass die zweite Ausgangskomponente von der stufenlos einstellbaren Energiequelle, jedoch nicht vom Motor mit Energie versorgt wird.
  • Die erste Eingangskomponente kann ein erstes Sonnenrad umfassen, wobei die erste Kupplung ausgelegt ist, mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff zu gelangen, um eine Übertragung mechanischer Leistung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem Motor zu steuern. Die erste Getriebekomponente kann ein erstes Hohlrad umfassen, wobei die Bremse ausgelegt ist, mit dem ersten Hohlrad in Eingriff zu gelangen, um die Drehung des ersten Hohlrades zu stoppen. Die erste Ausgangskomponente kann einen ersten Planetenradträger umfassen, wobei die zweite Kupplung ausgelegt ist, mit dem ersten Planetenradträger und dem ersten Hohlrad in Eingriff zu gelangen, um die Übertragung mechanischer Leistung zwischen dem ersten Planetenradträger und dem ersten Hohlrad zu steuern. Die zweite Ausgangskomponente kann einen zweiten Planetenradträger umfassen, wobei der zweite Planetenradträger ausgelegt ist, mechanische Leistung direkt sowohl von der zweiten Getriebekomponente als auch einer vierten Getriebekomponente zu empfangen, die im Doppel-Planetengetriebe beinhaltet ist. Die zweite Getriebekomponente kann ein zweites Sonnenrad umfassen. Die vierte Getriebekomponente kann ein zweites Hohlrad umfassen. Die zweite Eingangskomponente kann mechanische Leistung direkt zu einem dritten Hohlrad übertragen, das im Doppel-Planetengetriebe beinhaltet ist. Die dritte Getriebekomponente kann ein drittes Sonnenrad umfassen. Ein dritter Planetenradträger, der ein oder mehrere Planetenräder trägt, kann im Doppel-Planetengetriebe beinhaltet sein, wobei das eine oder mehrere Planetenräder mit dem dritten Hohlrad und dem dritten Sonnenrad kämmt oder kämmen.
  • Das stufenlose Getriebe kann ferner eine dritte Kupplung umfassen, die ausgelegt ist, mit der zweiten Ausgangskomponente in Eingriff zu gelangen, und eine vierte Kupplung, die ausgelegt ist, mit der zweiten Ausgangskomponente in Eingriff zu gelangen. Eine gesteuerte Betätigung der dritten und vierten Kupplung kann einen Flussweg von mechanischer Leistung durch das Doppel-Planetengetriebe zur zweiten Ausgangskomponente steuern. Die dritte Kupplung kann ausgelegt sein, mit einem dritten Planetenradträger für eine Übertragung mechanischer Energie zwischen dem dritten Planetenradträger und der zweiten Ausgangs-komponente in Eingriff zu gelangen. Die zweite Steuerkupplung kann ausgelegt sein, mit einem zweiten Hohlrad, das im Doppel-Planetengetriebe beinhaltet ist, für eine Übertragung mechanischer Leistung zwischen dem zweiten Hohlrad und der zweiten Ausgangskomponente steuerbar in Eingriff zu gelangen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein stufenloses Getriebe ein Doppel-Planetengetriebe, das eine erste Eingangskomponente, eine zweite Eingangskomponente und eine Ausgangskomponente umfasst. Das stufenlose Getriebe umfasst eine Kupplung, eine erste Bremse und eine zweite Bremse. Die erste Eingangskomponente ist ausgelegt, eine erste mechanische Eingangsleistung für das Doppel-Planetengetriebe von einem Motor zu empfangen. Die Kupplung ist ausgelegt, mit der ersten Eingangskomponente in Eingriff zu gelangen, um eine Übertragung mechanischer Leistung zwischen der ersten Eingangskomponente und einem Motor zu steuern. Die zweite Eingangskomponente empfängt eine zweite mechanische Eingangsleistung für das Doppel-Planetengetriebe von einer stufenlos einstellbaren Energiequelle. Das Doppel-Planenetengetriebe ist ausgelegt, mechanische Leistung vom Motor und der endlos verstellbaren Energiequelle zu summieren und die summierte Energie an die Ausgangskomponente zu liefern. Während des Betriebs des Motors bewirkt eine gesteuerte Betätigung einer oder mehrerer von der Kupplung, der ersten Bremse und der zweiten Bremse, dass die Ausgangskomponente von der endlos verstellbaren Energiequelle, jedoch nicht vom Motor angetrieben wird.
  • Das Doppel-Planetengetriebe kann ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, ein erstes Hohlrad, ein zweites Hohlrad, einen ersten Planetenradträger, der ein oder mehrere erste Planetenräder lagert, und einen zweiten Planetenradträger umfassen, der ein oder mehrere zweite Planetenräder lagert. Die erste Eingangskomponente kann das erste Sonnenrad umfassen. Die zweite Eingangskomponente kann das zweite Sonnenrad umfassen. Die Ausgangskomponente kann den zweiten Planetenradträger umfassen. Das eine oder mehrere zweite Planetenräder kämmt oder kämmen mit dem zweiten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad. Das erste Hohlrad kann einstückig mit dem ersten Planetenradträger ausgebildet sein. Das eine oder die mehreren zweiten Planetenräder kämmt oder kämmen mit dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad. Die erste Bremse kann ausgelegt sein, mit einem oder mehreren vom zweiten Hohlrad und vom ersten Planetenradträger in Eingriff zu gelangen, um eine Relativbewegung des zweiten Hohlrades und des ersten Planetenradträgers zu steuern. Die zweite Bremse kann ausgelegt sein, mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff zu gelangen, um eine Drehung des zweiten Hohlrades zu stoppen.
  • Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung ausgeführt. Andere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
  • 1 ist eine Seitenansicht eines Beispiels eines Fahrzeugs, das ein stufenloses Getriebe umfassen kann;
  • 2 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs von 1;
  • 3 ist eine schematische Ansicht eines stufenlosen Getriebes, das im Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann;
  • 4 ist eine grafische Darstellung von stufenlos einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugradgeschwindigkeiten für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 3;
  • 5 ist eine schematische Ansicht eines weiteren stufenlosen Getriebes, das im Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann;
  • 6 ist eine grafische Darstellung von stufenlos einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugradgeschwindigkeiten für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 5;
  • 7 ist eine schematische Ansicht eines weiteren stufenlosen Getriebes, das im Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann; und
  • 8 ist eine grafische Darstellung von einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugradgeschwindigkeiten für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 7.
  • Ähnliche Bezugszeichen in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen ähnliche Elemente.
  • Das Folgende beschreibt eine oder mehrere Ausführungsformen des offenbarten stufenlosen Multimode-Getriebes („MIVT“), wie in den begleitenden Figuren der Zeichnungen gezeigt, die oben kurz beschrieben wurden. Verschiedene Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten erkannt werden.
  • In verschiedenen bekannten Auslegungen kann ein oder können mehrere Planetengetriebe verwendet werden, um die Ausgangsleistung einer stufenlos einstellbaren Energiequelle („IVP") und eines Motors (z.B. eines Verbrennungsmotors) zu kombinieren. Beispielsweise kann in einem Planetengetriebe eine erste Komponente des Getriebes (z.B. ein Hohlrad) Leistung vom Motor empfangen, eine zweite Komponente des Getriebes (z.B. ein Sonnenrad) kann Leistung von der IVP empfangen, und eine dritte Komponente des Getriebes (z.B. ein Planetenradträger) kann die Leistung vom Motor und von der IVP am Ausgang des Getriebes summieren. (Der Zweckmäßigkeit der Bezeichnung halber kann „Komponente“ hier verwendet werden, insbesondere im Kontext eines Planetengetriebes, um ein Element zur Übertragung von Leistung zu bezeichnen, wie ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder einen Planetenradträger.) Es ist klar, dass eine derartige Auslegung eine im Wesentlichen unendliche (und stufenlose) Anzahl von Übersetzungsverhältnissen für das Planetengetriebe ermöglichen kann. Beispielsweise kann für eine festgelegte Motordrehzahl ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, indem die Drehzahl der IVP in Bezug auf die Motordrehzahl variiert wird.
  • In bestimmten Fällen kann es nützlich sein, einen Null-Antriebs-Modus für ein Fahrzeug (oder eine andere Maschine) zu erleichtern, in dem die Ausgangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder (oder ein anderer Maschinenausgang) eine Geschwindigkeit von Null erreicht, ohne den Motor zu stoppen oder ein Drehmoment an die Räder abzugeben. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Fahrzeugleistung verwendet werden, um ein Fahrzeug stationär zu halten. Ein solcher Zustand kann beispielsweise mit einem Planetengetriebe erhalten werden, das wie oben beschrieben ausgelegt ist. Falls beispielsweise ein Motor ein Sonnenrad mit einer ersten positiven Drehzahl dreht, und eine IVP angewiesen wird, ein Hohlrad mit einer äquivalenten negativen Drehzahl zu drehen, kann sich ein zugeordneter Planetenradträger (der beispielsweise mit einer Differentialantriebswelle verbunden sein kann) überhaupt nicht drehen. Fall sich ferner der Elektromotor bei einer geringfügig anderen (und entgegengesetzten) Drehzahl als der Motor dreht, kann das Fahrzeug in einen „Kriech“-Modus gelangen, in dem sich das Fahrzeug sehr langsam bewegt, aber mit hohem Raddrehmoment. Die Null-Antriebs- und Kriech-Betriebsarten sind besonders nützlich für schwere Arbeitsfahrzeuge, wie den in 1 gezeigten Traktor, die in der Landwirtschafts-, Bau- und Forstwirtschaftsindustrie verwendet werden. Mit zunehmender Raddrehzahl kann das Fahrzeug dann letztendlich in einen normalen Antriebsmodus gelangen. Bei herkömmlichen Auslegungen kann jeder dieser Betriebsarten ein Verzweigungs-Pfad-Modus sein, in dem die Leistungsübertragung zwischen einem rein mechanischen Pfads vom Motor und dem gemischten Pfad durch die IVP aufgeteilt wird.
  • Ein Problem in Bezug auf stufenlos einstellbare Antriebsstränge kann der relative Wirkungsgrad der Leistungsübertragung in verschiedenen Betriebsarten betreffen. Es ist beispielsweise klar, dass eine mechanische Übertragung von Leistung von einem Motor zu einem Getriebe (d.h. mechanische Pfadübertragung) eine hocheffiziente Betriebsart zur Leistungsübertragung sein kann, während die Leistungsübertragung durch eine IVP weniger effizient sein kann (z.B. da die mechanische Leistung durch eine erste Maschine in elektrische oder hydraulische Energie umgewandelt werden muss, zu einer zweiten Maschine übertragen werden muss, und dann in mechanische Leistung rückumgewandelt werden muss). Demgemäß kann eine signifikante Motivation bestehen, den mechanischen Pfad stärker zu verwenden als den IVP-Weg (z.B. durch die Erhöhung der Drehzahl des Motors). Diese stärkere Verwendung des mechanischen Wegs kann jedoch auch die erforderliche IVP-Drehzahl für Null-Leistungs- und Kriech-Betriebsarten hochtreiben, da diese Betriebsarten eine beinahe oder tatsächliche Drehzahlanpassung zwischen den IVP- und Motordrehzahlen erfordern können. Dies kann zu einer erhöhten Abnutzung an zugehörigen Zahnrädern und anderen Teilen führen (z.B. einer Planetengetriebekomponente, die Leistung von der IVP und zugeordneten Lagern empfängt), sogar bis zum Punkt eines Teileversagens. Um geeignete Drehzahlen zu erzielen, kann es ferner notwendig sein, dass die Größe und Leistung einer relevanten IVP gegenüber einer bevorzugten Größe und Leistung signifikant erhöht werden müssen. Unter anderen Vorteilen kann das hier geoffenbarte MIVT diese Probleme behandeln. Beispielsweise kann durch eine selektive Nutzung von Kupplungen und/oder Bremsen ein MIVT eine stärkere Nutzung eines mechanischen Pfades gestatten, während die Notwendigkeit übermäßiger IVP-Geschwindigkeiten in Null-Leistungs- und Kriech-Betriebsarten vermieden wird.
  • Wie aus der vorliegenden Diskussion ersichtlich wird, kann ein MIVT vorteilhaft in verschiedensten Umgebungen und mit verschiedensten Maschinen verwendet werden. Beispielsweise kann unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 ein MIVT im Antriebsstrang 12 eines Fahrzeugs 10 beinhaltet sein. In 1 ist das Fahrzeug 10 als Traktor dargestellt. Es ist jedoch klar, dass andere Auslegungen möglich sein können, einschließlich der Auslegung des Fahrzeugs 10 als andere Art von Traktor, als Holzschlepper, Straßenhobel oder als einer von verschiedenen anderen Arbeitsfahrzeugtypen. Ferner ist es klar, dass die geoffenbarte IVT auch in Nicht-Arbeitsfahrzeugen und Nicht-Fahrzeuganwendungen verwendet werden kann (z.B. ortsfesten Antriebssträngen).
  • Wie ebenfalls oben angeführt, ist ein Vorteil des geoffenbarten MIVT, dass es einen Betrieb eines Fahrzeugs in verschiedensten Antriebsmodi ermöglichen kann (z.B. Null-Leistungs-Modus, Kriech-Modus und Verzweigungs-Pfad-Modus), die verschiedene Kombinationen von Motor- und IVP-Energie verwenden können. Beispielsweise kann durch die Verwendung verschiedener Kupplungen und/oder Bremsen, die einem oder mehreren Planetengetrieben zugeordnet sind, ein MIVT ermöglichen, dass Motorenergie von einem IVT-Ausgang getrennt wird, auch während der Motor weiter betrieben wird. Falls beispielsweise eine IVP eine erste Komponente eines Planetengetriebes antreibt und ein Motor eine zweite Komponente des Planetengetriebes antreibt, kann in bestimmten Ausführungsformen und Betriebsarten eine Kupplung den in Betrieb stehenden Motor von der zweiten Komponente trennen, und eine Bremse kann die Drehung einer dritten Komponente des Getriebes stoppen, wodurch eine Abgabe von Leistung nur von der IVP durch die Untersetzung des Planetengetriebes gestattet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise nur elektrische Leistung (oder hydraulische Leistung usw.) verwendet werden, um das Fahrzeug 10 in bestimmten Betriebsarten anzutreiben (oder zu halten), während kombinierte elektrische und Motorleistung verwendet werden können, um das Fahrzeug 10 in anderen Betriebsarten anzutreiben (oder zu halten). Als solches, unter anderen Vorteilen, kann ein MIVT bestimmte frühere Einschränkungen für den Energieanteil vermeiden, die von einem Motor durch einen elektrischen Pfad (oder hydraulischen Pfad usw.) umgeleitet werden kann.
  • Mit Bezugnahme auf 2 werden nun verschiedene Komponenten eines beispielhaften Antriebsstrangs 12 gezeigt. Beispielsweise kann der Motor 14 mechanische Leistung (z.B. über eine sich drehende Welle) an ein MIVT 16 liefern. Der Motor 14 kann auch mechanische Leistung an eine IVP 18 liefern, die eine oder mehrere IVP-Maschinen (z.B. einen Elektromotor und Generator, oder eine hydraulische Maschine mit einem Hydraulikmotor und einer zugeordneten Pumpe) umfassen kann. Das MIVT 16 kann zusätzlich mechanische Leistung von der IVP 18 empfangen.
  • Das MIVT 16 kann verschiedene Kupplungen 20 und Bremsen 22 umfassen, die von verschiedenen Betätigern 24 gesteuert werden können. Die Betätiger 24 können ihrerseits von einer Getriebesteuereinheit („TCU“) 26 gesteuert werden, die verschiedene Eingaben von verschiedenen Sensoren oder Vorrichtungen (nicht gezeigt) über einen CAN-Bus (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 empfangen kann. Das MIVT 16 kann eine oder mehrere Abtriebswellen 28a zur Übertragung mechanischer Energie vom MIVT 16 an verschiedene andere Komponenten (z.B. eine Differentialantriebswelle) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen können zusätzliche Getriebe (z.B. ein Bereichsgetriebe) zwischen dem MIVT 16 und anderen Teilen des Fahrzeugs 10 (z.B. einer Differentialantriebswelle) angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die IVP 18 auch Leistung direkt an andere Teile des Fahrzeugs 10 liefern (z.B. über eine direkte IVP-Antriebswelle 28b).
  • Mit Bezugnahme auf 3 werden verschiedene interne Komponenten einer Ausführungsform des MIVT 16 präsentiert. Es ist zu beachten, dass die schematischen Darstellungen des in 3 gezeigten Getriebes (und auch der in 5 und 7 gezeigten Getriebe) beispielhafte Implementierungen in vereinfachter Form der Klarheit halber veranschaulichen und so nicht alle Komponenten zeigen können, die dem dargestellten Getriebe zugeordnet sind. Der Motor 14 kann einen Verbrennungsmotor 14a umfassen, der mechanische Leistung direkt an die Welle S1 liefern kann. (Eine „direkte“ Leistungsübertragung kann, wie hier verwendet, die Übertragung von Leistung durch eine direkte physische Verbindung, einteilige Ausbildung oder über ein einfaches intervenierendes Element umfassen, wie ein Zwischenrad oder Planetenrad. Im Gegensatz dazu kann beispielsweise eine Leistungsübertragung zwischen einem Hohlrad eines Planetengetriebes und einem Sonnenrad des Planetengetriebes über einen Planetenradträger (und zugeordnete Planetenräder) des Planetengetriebes nicht als „direkt“ angesehen werden.) Die IVP 18 kann einen elektrischen Generator 30 und Elektromotor 32 umfassen. Der elektrische Generator 30 kann mechanische Leistung über ein Zahnrad 36 und Zahnrad 34 empfangen, die an der Welle S1 angebracht sind, und kann elektrische Energie zur Übertragung an den Elektromotor 32 generieren. Der Elektromotor 32 kann die empfangene elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandeln und dadurch die Welle S2 drehen.
  • Obwohl spezifische Ausdrücke wie „Generator“ und „Motor“ hier verwendet werden können, um verschiedene beispielhafte Auslegungen zu beschreiben, ist es klar, dass diese (und ähnliche) Ausdrücke verwendet werden können, um sich allgemein auf eine elektrische Maschine zu beziehen, die entweder als Generator oder als Motor arbeiten kann. Beispielsweise kann der elektrische Generator 30 manchmal als Elektromotor arbeiten, und der Elektromotor 32 kann manchmal als Generator arbeiten. Ebenso ist es klar, dass die tatsächlichen Betriebsmodi anderer endlos verstellbarer Energiequellen ähnlich gegenüber jenen variieren können, die hier explizit beschrieben werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das MIVT 16 ein Planetengetriebe 38 und ein Doppel-Planetengetriebe 40 umfassen. In bestimmten Ausführungsformen können das Planetengetriebe 38 und das Doppel-Planetengetriebe 40 ausgelegt sein, mechanische Leistung vom Motor 14a und von der IVP 18 zu summieren. Durch die Verwendung einer oder mehrerer zugeordneter Kupplungen und/oder Bremsen kann das MIVT 16 in bestimmten Betriebsarten einen Ausgang vorsehen, der nur Energie von der IVP 18 verwendet.
  • Das Planetengetriebe 38 kann beispielsweise einen Planetenradträger 42 umfassen, der Planetenräder 44 hält, die mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48 kämmen können. Eine Antriebskupplung 50 kann ausgelegt sein, mit dem Planetenradträger 42 und dem Sonnenrad 46 in Eingriff zu gelangen (z.B. auf der Basis von Signalen von der TCU 26), um die Leistungsübertragung zwischen diesen Zahnrädern zu steuern. Beispielsweise kann in einem Zustand eines vollständigen Eingriffs die Antriebskupplung 50 den Planetenradträger 42 mit dem Sonnenrad 46 verriegeln. Wie in 3 gezeigt, kann der Motor 14a direkt den Planetenradträger 42 über die Welle S1 antreiben. Demgemäß kann ein Eingriff der Kupplung 50 das Sonnenrad 46 effektiv mit der Welle S1 und dem Ausgang des Motors 14a verriegeln. Eine Umkehrbremse 52 kann an einem fixierten Gehäuse des MIVT 16 (oder einem anderen Merkmal) verankert sein und kann ausgelegt sein, in Eingriff zu gelangen, um die Drehung des Hohlrades 48 zu stoppen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Ausgangskomponente des Planetengetriebes 38 direkt Leistung zu einer Eingangskomponente des doppelten Planetengetriebes 40 übertragen. Beispielsweise kann das Sonnenrad 46 einstückig mit dem Hohlrad 54 verbunden sein, wodurch ein Ausgang des Planetengetriebes 38 (d.h. das Sonnenrad 46) mit einem Eingang des Doppel-Planetengetriebes 40 (d.h. dem Hohlrad 54) direkt verbunden wird.
  • Das Doppel-Planetengetriebe 40 kann auch eine Eingangsleistung von der IVP 18 empfangen. Beispielsweise kann der Elektromotor 32 die Drehung der Welle S2 gemeinsam mit dem angebrachten Zahnrad 56 antreiben. Das Zahnrad 56 kann mit dem Zahnrad 58 kämmen, das an der Welle S1 angebracht ist, und das Zahnrad 58 kann direkt Leistung zum (kann z.B. einstückig gebildet sein mit dem) Sonnenrad 60 des Doppel-Planetengetriebes 40 übertragen. Das Sonnenrad 60 kann mit Planetenrädern 62 (eines ist gezeigt) kämmen, die direkt mit den Planetenrädern 64 (eines ist gezeigt) verbunden sein können, wobei beide Sätze der Planetenräder 62 und 64 von einem Planetenradträger 66 getragen werden. Jedes der Planetenräder 64 kann mit einem der Planetenräder 78 kämmen, die ihrerseits mit dem Hohlrad 68 kämmen können. Der mit dem Hohlrad 68 verbundene Planetenradträger 66 (z.B. über die Planetenräder 64 und 78) und die Kriechbremse 70 können an einem fixierten Gehäuse des MIVT 16 (oder einem anderen Merkmal) verankert sein und ausgelegt sein, mit dem Hohlrad 68 in Eingriff zu gelangen, um die Drehung dieser Komponente zu stoppen.
  • Der Planetenradträger 66 kann eine mechanische Ausgangsleistung aus dem Doppel-Planetengetriebe 40 zur Übertragung von mechanischer Leistung an verschiedene Teile des Fahrzeugs 10 liefern. Beispielsweise kann der Planetenradträger 66 einstückig mit einem Antriebsritzel 72 verbunden sein, das mit einem Zahnrad entlang einer Laufwelle S3 kämmen kann. In bestimmten Ausführungsformen kann ein zusätzliches Getriebe 74 (z.B. eine Bereichs-Getriebe) zwischen dem MIVT 16 und anderen Teilen des Fahrzeugs 10 angeordnet sein (z.B. einer Differentialantriebswelle („DDS“)) oder kann als Teil des MIVT 16 eingeschlossen sein. Auf diese Weise können beispielsweise verschiedene Gangschaltungen über das stufenlose Grundlinien-Übersetzungsverhältnis implementiert werden, das vom MIVT 16 vorgesehen wird.
  • In bestimmten Betriebsarten kann das MIVT 16 (wie in 3 ausgelegt) Null-Leistungs- und Kriechbetriebsarten vorsehen, in denen nur Leistung von der IVP 18 an die Räder des Fahrzeugs 10 geliefert wird. Beispielsweise kann die Antriebskupplung 50 gelöst und die Bremse 70 mit dem Hohlrad 68 (oder in bestimmten Auslegungen mit dem Hohlrad 54 (nicht gezeigt)) in Eingriff gebracht werden. Dies kann dementsprechend den Motor 14a vom Doppel-Planetengetriebe 40 trennen, während ein festes Hohlrad (z.B. Hohlrad 68) vorgesehen wird, um das sich die Komponenten des Doppel-Planetengetriebes 40 drehen können. Mechanische Leistung von der IVP 18 kann an das Sonnenrad 60 geliefert werden, das den Planetenträger 66 rund um das Hohlrad 68 antreiben kann. Dies kann seinerseits die Drehung des Antriebsritzels 72 bewirken, das von der IVP 18, jedoch nicht vom Motor 14a angetrieben wird, was einen Antrieb der Räder des Fahrzeugs 10 (z.B. über das Getriebe 74) nur unter Verwendung von Leistung von der IVP 18 ermöglichen kann.
  • Als Nächstes kann, um das Fahrzeug aus diesem Nur-IVP-Modus zu schalten, ein Umkehrprozess zum oben beschriebenen ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Kupplung 50 in Eingriff gebracht werden, wodurch der Motor 14a mit den Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 54 verbunden wird. Gleichzeitig (oder nahezu gleichzeitig) kann die Kriechbremse 70 gelöst werden, wodurch es dem Doppel-Planetengetriebe 40 gestattet wird, einen Ausgang am Ritzel 72 vorzusehen, der eine Summe der Leistung von der IVP 18 und dem Motor 14a repräsentiert. Es ist klar, dass diese selektive Verwendung von zwei von einem Satz von Reibungselementen (z.B. Kupplungen und Bremsen) allgemein einen Übergang zwischen verschiedenen Betriebsarten für das Fahrzeug 10 erleichtern kann.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Übergang zwischen Betriebsarten (z.B. zwischen einem Nur-IVP-Kriechmodus und einem kombinierten Antriebsmodus) auf verschiedenen Wegen zu bewirken. Beispielsweise kann es mit in Eingriff gebrachter Kupplung 50 möglich sein, das Sonnenrad 60 (über die IVP 18) bei einer Geschwindigkeit so zu drehen, dass das Hohlrad 68 im Wesentlichen stoppt, auch ohne die Verwendung der Bremse 70. Um ein nahtloseres Schalten zwischen Betriebsarten vorzusehen, kann es vorteilhaft sein, zwischen dem Antriebs- und Kriechmodus an einem solchen Punkt umzuschalten. Auf diese Weise kann beispielsweise die Bremse 70 in Eingriff gebracht werden und die Kupplung 50 kann gelöst werden, mit einer minimalen Störung für den Fahrzeugbetrieb. Ein ähnlicher nahtloser Schaltpunkt kann auch für das Schalten vom Kriech- in den Antriebsmodus erhalten werden und kann einen Zielpunkt für diese Schaltvorgänge (und andere) repräsentieren. Es ist jedoch klar, dass in bestimmten Ausführungsformen eine Rampen-(oder andere)Modulation der Kupplung 50 (oder anderer Komponenten) verwendet werden kann.
  • In bestimmten Anwendungen kann es zweckmäßig sein, das Fahrzeug 10 im Rückwärtsgang zu betreiben, egal ob in einem Kriechmodus, Antriebsmodus oder anderen Modus. Im MIVT 16, wie in 3 gezeigt, kann es beispielsweise möglich sein, für diesen Zweck eine Umkehrbremse 52 in Eingriff zu bringen.
  • Mit Bezugnahme auf 4 wird nun eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in Kilometern pro Stunde) und der Geschwindigkeit des Elektromotors 32 (in Umdrehungen pro Minute) für die Auslegung des MIVT 16 in 3 präsentiert. Verschiedene Kurven werden für den Betrieb des Fahrzeugs 10 präsentiert, wobei verschiedene Bereichszahnräder (nicht gezeigt) innerhalb des Getriebes 74 in Eingriff gebracht werden. Es ist klar, dass die in 4 repräsentierten Größen nur als Beispiele anzusehen sind.
  • Die Linie 80 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs in einem Kriechmodus repräsentieren (z.B. nur mit elektrischer Energie). Es ist ersichtlich, dass bei einer Motordrehzahl von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Nicht-Null-Motordrehzahl zur Fahrzeuggeschwindigkeit direkt proportional ist. Im Kriechmodus (z.B. mit in Eingriff gebrachter Bremse 70, gelöster Antriebskupplung 50 und einem in Eingriff gebrachten A-Bereichs-Rad (nicht gezeigt) im Getriebe 74) kann das Fahrzeug 10 zu einem Übergangspunkt beschleunigen. Beispielsweise kann, wie oben beschrieben, das Fahrzeug 10 zu einem Punkt beschleunigen, an dem, auf der Basis der Motorgeschwindigkeit und relevanter Übersetzungsverhältnisse, das Hohlrad 68 relativ stationär sein kann, auch ohne Eingriff der Bremse 70. An diesem (oder einem anderen) Punkt kann die Bremse 70 gelöst und die Kupplung 50 in Eingriff gebracht werden, wodurch das Fahrzeug relativ nahtlos in den Verzweigungs-Modus-Antrieb geschaltet wird. Der Motor 32 kann dann beginnen, entlang der Linie 82 langsamer zu werden, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit (nun im Verzweigungs-Pfad-Modus sowohl vom Motor 32 als auch dem Motor 14a angetrieben) zunimmt, auch während die Geschwindigkeit des Motors 32 die Richtung ändert (d.h. von der positiven Rotation in die negative Rotation wechselt).
  • Fortsetzend kann das Fahrzeug 10 vom A-Bereich-Rad im Getriebe 74 zu einem höheren B-Bereich-Rad (nicht gezeigt) geschaltet werden. Um die Beschleunigung des Fahrzeugs 10 fortzusetzen, kann es nun geeignet sein, die Richtung der Rotation des Motors 32 umzuschalten, wodurch von der negativen Rotation und Linie 82 zur positiven Rotation und Linie 84 gesprungen wird. Der Motor 32 kann dann wieder verlangsamt werden, gefolgt von einem weiteren Schalten zu einem höheren C-Bereich-Rad im Getriebe 74 und einem entsprechenden Sprung für den Motor 32 von der Linie 84 zu 86. Durch die Modulation der Rotation des Motors 32 auf diese Weise kann ein Schalten zwischen verschiedenen Bereich-Gängen des Getriebes 74 mit demselben Reduktionsverhältnis am Start des Schaltens (z.B. am Ende des A-Bereich-Rads) wie am Ende des Schaltens (z.B. am Beginn des B-Bereich-Rads) erzielt werden. (Es ist klar, dass ein Reduktionsverhältnis das Produkt der Übersetzungsverhältnisse der Planetengetriebe 38 und 40 und des in Eingriff gebrachten Rads (z.B. des A-Bereich-Rads) des Getriebes 74 sein kann.)
  • Verschiedene Vorteile können aus der Auslegung von 3 (und anderen von dieser Offenbarung vorgesehenen) erhalten werden. Beispielsweise kann in der Auslegung von 3 (und anderen Auslegungen) das Getriebe 74 stromabwärts von den Planetengetrieben 38 und 40 angeordnet sein. Dies kann die Verwendung eines vollständigen Bereichs von Drehmomenten und Geschwindigkeiten, die am Ausgang des MIVT 16 erhalten werden (d.h. wie sie aus verschiedenen Kombinationen der Energie des Motors 14a und Motors 32 resultieren können), mit jedem Bereich oder Rad des Getriebes 74 ermöglichen. Beispielsweise kann ein nur-elektrischer Modus (oder ein beliebiger verschiedenster Verzweigungs-Pfad-Betriebsarten) mit jedem Bereich oder Rad des Getriebes 74 verwendet werden. Dies kann eine signifikante Flexibilität während des Fahrzeugbetriebs vorsehen.
  • Zusätzlich kann in der Auslegung von 3 (oder in anderen Auslegungen) ein Verzweigungs-Modus-Antrieb unter Verwendung eines relativ einfachen Planetenpfades implementiert werden, was unter anderen Vorteilen die Abnutzung verringern, die Lebensdauer verlängern und Kosten für das MIVT 16 senken kann. Dies kann beispielsweise besonders für Anwendungen nützlich sein, in denen erwartet wird, dass ein Großteil der Betriebszeit im Verzweigungs-Pfad-Modus verbracht wird (z.B. für verschiedene landwirtschaftliche Arbeiten, die mit dem Fahrzeug 10 verrichtet werden). Im Verzweigungs-Pfad-Modus kann beispielsweise Leistung vom Motor 14a durch die Kupplung 50 an den Hohlrad 54 geliefert werden und Leistung vom Motor 32 an das Sonnenrad 60 geliefert werden. Diese Komponenten (d.h. Hohlrad 54 und Sonnenrad 60) können gemeinsam die Drehung des Planetenträgers 66 (über die Planetenräder 62) bewirken, was seinerseits die Drehung des Ritzels 72 und den entsprechenden Transport von Leistung in das Getriebe 74 bewirken kann. Im Gegensatz dazu kann in einem nur-elektrischen Modus Energie vom Motor 32 an das Sonnenrad 60 und dann wiederum an die Planetenräder 62, Planetenräder 64 (die direkt mit den Zahnrädern 62 verbunden oder einstückig mit diesen gebildet sein können) und Planetenräder 78 geliefert werden. Mit dem von der Bremse 70 verriegelten Hohlrad 68 kann dann Leistung von den Planetenrädern 62, 64 und 78 zum Planetenträger 66 fließen usw. Auf diese Weise ist es klar, dass weniger Zahnradkämmungen im Verzweigungs-Pfad-Modus als im nur-elektrischen Modus verwendet werden können, was eine relative Verbesserung in der Energietransfereffizienz repräsentieren kann und auch zu einer relativen Verringerung der Teileabnutzung führen kann.
  • Mit Bezugnahme auf 5 wird nun auch eine zusätzliche beispielhafte Ausführungsform eines MIVT 16 präsentiert. Wie in 5 gezeigt, kann ein MIVT 16 ein Planetengetriebe 98 und ein Doppel-Planetengetriebe 100 umfassen. Ein Verbrennungsmotor 14a kann direkt sowohl einen hydraulischen Antrieb (z.B. eine Pumpe 102 und einen Motor 104) und eine Welle S4 antreiben, und ein Hydraulik-Antriebsmotor 104 kann die Welle S5 antreiben. Das Planetengetriebe 98 kann ein Sonnenrad 106, einen Planetenradträger 108 und ein Hohlrad 110 umfassen. Eine Antriebskupplung 112 kann ausgelegt sein, mit der Welle S4 in Eingriff zu gelangen, um den Ausgang des Motors 14a mit dem Sonnenrad 106 zu verbinden. Eine Kriechkupplung 114 kann ausgelegt sein, sowohl mit dem Planetenradträger 108 als auch dem Hohlrad 110 in Eingriff zu gelangen, wodurch der Planetenradträger 108 und das Hohlrad 110 potenziell miteinander verriegelt werden. Eine Umkehrbremse 116 kann ausgelegt sein, mit dem Hohlrad 110 in Eingriff zu gelangen. In bestimmten Auslegungen kann demgemäß die Umkehrbremse 116 verwendet werden, um den Ausgang des Planetengetriebes 98 in Bezug auf den Ausgang des Motors 14a umzukehren.
  • Das Planetengetriebe 98 kann einen Ausgang umfassen, der mit einem Eingang des Doppel-Planetengetriebes 100 direkt verbunden ist (z.B. direkt verzahnt oder einteilig damit). Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt, der Planetenradträger 108 eine Ausgangskomponente für das Planetengetriebe 98 sein und direkt mit dem Planetenradträger 122 des Doppel-Planetengetriebes 100 verzahnt sein (d.h. über Zahnräder 118 und 120). Ferner kann sich in bestimmen Auslegungen dieser Eingang in den Zahnradsatz 100 direkt mit einer anderen Komponente des Getriebes 100 drehen. Beispielsweise kann der Planetenradträger 122 als einteilige Komponente mit dem Hohlrad 124 gebildet sein, so dass sich beide Komponenten im Einklang miteinander drehen.
  • Der Motor 104 kann einen zusätzlichen Eingang für das Doppel-Planetengetriebe 100 vorsehen. Beispielsweise kann der Motor 104 über die Welle S5 eine Eingangsleistung an beide Sonnenräder 126 und 128 liefern. Das Doppel-Planetengetriebe kann auch beispielsweise ein Hohlrad 130 und Planetenradträger 134 umfassen.
  • In dieser Auslegung, ähnlich der obigen Diskussion in Bezug auf die Ausführungsform von 3, können verschiedene Kupplungen und Bremsen, die dem MIVT 16 zugeordnet sind, verwendet werden, um zwischen verschiedenen Betriebsarten für das Fahrzeug 10 umzuschalten. Wenn beispielsweise die Antriebskupplung 112 gelöst ist, kann keine Energie vom arbeitenden Motor 14a zum Planetengetriebe 98 oder Doppel-Planetengetriebe 100 übertragen werden. Ferner kann mit der in Eingriff gebrachten Kriechkupplung 114 und der in Eingriff gebrachten Umkehrbremse 116 das Zahnrad 118 verriegelt werden. Demgemäß kann der Eingriff der Kriechkupplung 114 und der Umkehrbremse 116 eine Drehung sowohl des Hohlrades 124 als auch des Planetenradträgers 122 verhindern (obwohl sich die Planetenräder 132 weiter rund um den Träger 122 drehen können). Auch wenn der Motor 14a in Betrieb sein kann, kann auf diese Weise das Doppel-Planetengetriebe 100 nur Leistung vom Motor 104 zum Antriebsritzel 140 übertragen (z.B. entweder in einem Vorwärts- oder einem Rückwärts-Kriechmodus).
  • In bestimmten Ausführungsformen können zusätzliche Getriebekomponenten vorgesehen werden, um verschiedene Typen von Fahrzeugbetrieben und Betriebsarten zu erleichtern. Beispielsweise kann eine untere Kupplung 136 und eine obere Kupplung 138 innerhalb des doppelten Planetengetriebes 100 beinhaltet sein, wobei die obere Kupplung 138 ausgelegt ist, sowohl mit dem Hohlrad 130 als auch dem Antriebsritzel 140 in Eingriff zu gelangen, und die untere Kupplung 136 ausgelegt ist, sowohl mit dem Planetenradträger 134 als auch dem Antriebsritzel 140 in Eingriff zu gelangen. Demgemäß können im Kriechmodus oder in anderen Betriebsarten die Kupplungen 136 und 138 selektiv aktiviert werden, um das effektive gesamte Übersetzungsverhältnis der beiden Planetengetriebe 98 und 100 einzustellen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann ein Getriebe 142 zwischen dem Doppel-Planetengetriebe 100 und anderen Teilen des Fahrzeugs 10 (z.B. einem DDS) angeordnet sein und verschiedene Räder (z.B. Bereich-Räder) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann auch die in 5 dargestellte Auslegung einen Übergang zwischen festgelegten Übersetzungsverhältnissen innerhalb des Getriebes 142 (und im Kontext des von der hydraulischen Maschine 102, 104 vorgesehenen stufenlos verstellbaren Übersetzungsverhältnisses) gestatten, ohne unbedingt die Richtung der Drehung für den Motor 104 zu ändern. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 einen Betrieb bei einer Geschwindigkeit von Null beginnen, wobei der Motor 14a vom Getriebe (über die Kupplung 112) getrennt ist und die Kupplung 114 und Bremse 116 in Eingriff gebracht sind. Der Motor 104 kann demgemäß die einzige Leistung an das Antriebsritzel 140 (und die Gangschaltung 142) liefern. Der Motor 104 kann in der positiven Richtung gestartet werden (für einen Kriechmodus in der positiven Richtung) oder in der negativen Richtung (für einen Kriechmodus in der negativen Richtung). Unter der Annahme beispielsweise einer anfänglichen positiven Bewegungsrichtung kann sich die Rotation des Motors 104 (und dadurch der Welle S5) in der positiven Richtung beschleunigen, was bewirkt, dass auch die Sonnenräder 126, 128 beschleunigen. Anfänglich kann beispielsweise die untere Kupplung 136 in Eingriff gebracht werden, wodurch Leistung vom Sonnenrad 128 über den Planetenradträger 134 zum Antriebsritzel 140 transferiert wird. Innerhalb des Getriebes 142 kann ein erster Niedrigbereich-Rad in Eingriff gebracht werden, wodurch der Leistungsübertragungspfad vom Motor 104 zu anderen Teilen des Fahrzeugs 10 (z.B. einer Differentialantriebswelle) vollendet wird.
  • Bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Motors 104, in Abhängigkeit von den bestimmten zugeordneten Übersetzungsverhältnissen, kann das Hohlrad 110 dazu tendieren, relativ stationär zu sein, auch wenn die Bremse 116 nicht in Eingriff gebracht ist. Wie auch oben angegeben, kann dies einen nützlichen Punkt vorsehen, an dem zwischen Betriebsarten übergegangen wird (z.B. Kriechmodus und Verzweigungs-Pfad-Modus) oder verschiedenen Gängen (z.B. Bereich-Gängen innerhalb des Getriebes 142). Bei Fortsetzung des obigen Beispiels kann demgemäß, sobald der Motor 104 durch den Kriechmodus auf einen solchen in der Geschwindigkeit übereingestimmten Punkt beschleunigt hat (oder zu verschiedenen anderen Zeiten), die Umkehrbremse 116 gelöst werden und die Antriebskupplung 112 kann in Eingriff gebracht werden. Dies kann einen mechanischen Übertragungspfad für Leistung vom Motor 14a zum Doppel-Planetengetriebe 100 vorsehen. Gleichzeitig (oder nahezu gleichzeitig) kann auch die untere Kupplung 136 gelöst werden und die obere Kupplung 138 kann in Eingriff gebracht werden. Aufgrund der in 5 dargestellten Auslegung kann es jedoch an diesem Punkt nicht notwendig sein, die Drehrichtung des Motors 104 umzukehren, um eine Vorwärts-Beschleunigung des Fahrzeugs 10 fortzusetzen (wie es beispielsweise für die in 3 dargestellte Auslegung der Fall sein kann). In bestimmten Ausführungsformen kann nach dem Eingriff der Kupplung 112 (d.h. dem Eintritt in einen Verzweigungs-Pfad-Modus) die Drehgeschwindigkeit des Motors 104 einfach gegenüber der Drehgeschwindigkeit zur Zeit des Übergangs verlangsamt werden, wobei das Fahrzeug 10 entsprechend beschleunigt wird.
  • Mit Bezugnahme auf 6 wird nun beispielsweise ein Graph der Beziehung zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in Kilometern pro Stunde) und der Geschwindigkeit des Motors 104 (in Umdrehungen pro Minute) für die Auslegung des MIVT 16 in 5 präsentiert. Verschiedene Kurven werden für den Betrieb des Fahrzeugs 10 präsentiert, wobei verschiedene Räder (z.B. Bereich-Räder) innerhalb des Getriebes 142 in Eingriff gebracht werden. Es ist klar, dass die in 6 repräsentierten Größen nur als Beispiele anzusehen sind.
  • Die Linie 150 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs 10 in einem Kriechmodus repräsentieren (z.B. nur mit hydraulischer Energie). Es ist ersichtlich, dass bei einer Motordrehzahl von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Nicht-Null-Motordrehzahl zur Fahrzeuggeschwindigkeit direkt proportional ist. Im Kriechmodus (z.B. mit in Eingriff gebrachter Bremse 116 und Kriechkupplung 114, gelöster Antriebskupplung 112 und einem in Eingriff gebrachten A-Bereich-Rad (nicht gezeigt) in Getriebe 142) kann das Fahrzeug zu einem Übergangspunkt beschleunigen. In bestimmten Ausführungsformen kann dies ein Punkt sein, an dem, auf der Basis der Motorgeschwindigkeit und relevanter Übersetzungsverhältnisse, das Hohlrad 110 relativ stationär sein kann, auch ohne Eingriff der Bremse 116. An diesem (oder einem anderen) Übergangspunkt kann die Bremse 116 gelöst und die Kupplung 112 in Eingriff gebracht werden, wodurch das Fahrzeug in den Verzweigungs-Modus-Antrieb geschaltet wird. Der Motor 104 kann dann beginnen, entlang der Linie 152 langsamer zu werden, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit (nun sowohl vom Motor 104 als auch dem Motor 14a angetrieben) zunimmt, auch während die Geschwindigkeit des Motors 104 die Richtung ändert (d.h. von der positiven Drehung in die negative Drehung wechselt).
  • Fortsetzend kann das Fahrzeug vom vorherigen A-Bereich-Rad im Getriebe 142 zu einem höheren B-Bereich-Rad (nicht gezeigt) geschaltet werden. Um die Beschleunigung des Fahrzeugs 10 fortzusetzen, kann es wiederum geeignet sein, die Richtungsbeschleunigung der Drehung des Motors 104 umzuschalten (jedoch nicht sofort die Richtung der Drehung des Motors 104) und ein geeignetes B-Bereich-Rad in Eingriff zu bringen (mit oder ohne Umschalten der Kupplungen 136 und 138). Der Motor 104 kann dann entlang der Linie 154 beschleunigen, wobei das Fahrzeug 10 entsprechend beschleunigt wird.
  • Mit Bezugnahme auf 7 wird nun eine zusätzliche beispielhafte Ausführungsform des MIVT 16 präsentiert. Wie in 7 gezeigt, kann ein Verbrennungsmotor 14a mechanische Leistung an einen elektrischen Generator 172 liefern, der elektrische Leistung an einen Elektromotor 174 über ein Leistungskabel 176 liefern kann. Der Motor 174 kann (z.B. über eine direkte Verzahnung) die Drehung des Sonnenrads 182 des Doppel-Planetengetriebes 178 antreiben. Das Getriebe 178 kann auch ausgelegt sein, mechanische Leistung vom Motor 14a über die Welle S7 zu empfangen, wobei die Antriebskupplung 196 ausgelegt ist, sowohl mit der Welle S7 als auch dem Sonnenrad 180 in Eingriff zu gelangen. Ein Planetenradträger 184, der Planetenräder 192 umfasst, kann direkt mit einem Hohlrad 190 verbunden sein (z.B. einstückig mit diesem sein), das selbst ausgelegt sein kann, Leistung vom Sonnenrad 182 über einen Planetenradträger 186 zu empfangen. Ein Hohlrad 188 kann mit den Planetenrädern 192 kämmen. Ferner kann der Planetenradträger 186 eine Ausgangskomponente eines Zahnradsatzes 178 bilden und kann beispielsweise direkt mit einer Eingangskomponente einem Getriebe 202 verbunden sein (z.B. einstückig damit gebildet sein).
  • Wie bei anderen hier diskutierten Ausführungsformen kann eine Anzahl von Kupplungen und Bremsen innerhalb des MIVT 16 (z.B. wie in 7 dargestellt) einen nützlichen Übergang zwischen verschiedenen Betriebsarten gestatten, einschließlich eines Kriechmodus, der nur vom Motor 174 mit Energie versorgt wird, und eines Verzweigungs-Pfad-Modus, der sowohl vom Motor 174 als auch vom Motor 14a mit Leistung versorgt wird. Beispielsweise kann die Kupplung 196 mit der Welle S7 und dem Sonnenrad 180 in Eingriff gelangen, um Leistung vom Motor 14a zum Doppel-Planetengetriebe 178 zu übertragen. Ähnlich kann die Kupplung 198 sowohl mit dem Hohlrad 188 als auch dem Planetenradträger 184 in Eingriff gelangen, um diese Komponenten miteinander zu verriegeln. Schließlich kann die Umkehrbremse 200 mit dem Hohlrad 188 in Eingriff gelangen, um eine Drehung dieses Zahnrads zu stoppen.
  • In dieser Hinsicht ist es klar, dass die Kupplung 198, Bremse 200 und Kupplung 196 selektiv in Eingriff gebracht (und gelöst) werden können, um verschiedene Betriebsarten vorzusehen. Beispielsweise kann, wenn die Kupplung 196 gelöst ist und sowohl die Kupplung 198 als auch die Umkehrbremse 200 in Eingriff gebracht sind, das Fahrzeug 10 nur mit der Leistung des Motors 174 angetrieben werden. Ebenso können andere Betriebsarten mit verschiedenen anderen Auslegungen (z.B. verschiedenen Kombinationen, in denen zwei von der Kupplung 198, Bremse 200 und Kupplung 196 in Eingriff gebracht sind) möglich sein.
  • Mit Bezugnahme auf 8 wird nun auch beispielsweise eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in Kilometern pro Stunde) und der Drehzahl des Motors 174 (in Umdrehungen pro Minute) für die Auslegung des MIVT 16 in 7 präsentiert. Verschiedene Kurven werden für den Betrieb des Fahrzeugs 10 präsentiert, wobei verschiedene Gänge (z.B. Bereich-Gänge) innerhalb der Gangschaltung 202 in Eingriff gebracht werden. Es ist klar, dass die in 8 repräsentierten Größen nur als Beispiele anzusehen sind.
  • Die Linie 212 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs 10 in einem Kriechmodus repräsentieren (z.B. nur mit elektrischer Energie). Es ist ersichtlich, dass bei einer Motorgeschwindigkeit von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Nicht-Null-Motordrehzahl zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportional ist. Im Kriechmodus (z.B. mit in Eingriff gebrachter Umkehrbremse 200 und Kupplung 198, gelöster Antriebskupplung 196 und einem in Eingriff gebrachten A-Bereich-Rad (nicht gezeigt) in Getriebe 202) kann das Fahrzeug 10 zu einem Übergangspunkt beschleunigen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 zu einem Punkt beschleunigen, an dem, auf der Basis der Motorgeschwindigkeit und relevanter Übersetzungsverhältnisse, der Hohlrad 188 relativ stationär sein kann, auch ohne Eingriff der Bremse 200. An diesem (oder einem anderen) Punkt kann die Bremse 198 gelöst und die Kupplung 196 in Eingriff gebracht werden, wodurch das Fahrzeug in den Verzweigungs-Modus-Antrieb geschaltet wird. Zu dieser Zeit (oder nahe bei dieser Zeit) kann der Motor 174 seine Drehrichtung umkehren, wobei von der Linie 212 zur Linie 214 übergegangen wird. Das Fahrzeug 10 kann demgemäß fortsetzen zu beschleunigen (nun angetrieben vom Motor 174 und Motor 14a), wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, auch während die Geschwindigkeit des Motors 174 die Richtung ändert (d.h. von der negativen Rotation in die positive Rotation wechselt). Ähnliche Schaltungen können beispielsweise auch in einen B-Bereich-Rad (nicht gezeigt) vom A-Bereich-Rad (nicht gezeigt) bewirkt werden, indem der Motor 174 von der Linie 214 zur Linie 216 übergeführt wird usw.
  • Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Die Singularformen „ein/e/r“ und „der/die/das“, wie hier verwendet, sollen auch die Pluralformen umfassen, außer der Kontext gibt klar etwas anderes an. Ferner ist zu verstehen, dass eine beliebige Verwendung der Ausdrücke „umfasst“ und/oder „umfassend“ in dieser Beschreibung das Vorliegen angegebener Merkmale, Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten spezifiziert, jedoch das Vorliegen oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.

Claims (9)

  1. Stufenloses Getriebe, umfassend: ein erstes Planetengetriebe, das eine erste Getriebekomponente und eine zweite Getriebekomponente umfasst; ein Doppel-Planetengetriebe, das eine Eingangskomponente, eine Ausgangskomponente, eine dritte Getriebekomponente und eine vierte Getriebekomponente umfasst; eine Kupplung; und eine erste Bremse; wobei die erste Getriebekomponente eine erste mechanische Eingangsleistung für das erste Planetengetriebe von einem Motor empfängt; wobei die dritte Getriebekomponente eine zweite mechanische Eingangsleistung für das Doppel-Planetengetriebe von einer stufenlos einstellbaren Energiequelle empfängt; wobei die zweite Getriebekomponente direkt Energie zur Eingangskomponente des Doppel-Planetengetriebes überträgt; wobei die Kupplung ausgelegt ist, mit der ersten Getriebekomponente und der zweiten Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um die Leistungsübertragung zwischen der ersten Getriebekomponente und der zweiten Getriebekomponente zu steuern; wobei die erste Bremse ausgelegt ist, mit der vierten Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um die Drehung der vierten Getriebekomponente zu stoppen; wobei die Ausgangskomponente ausgelegt ist, mechanische Leistung direkt von der Eingangskomponente und der vierten Getriebekomponente zu empfangen; wobei das Doppel-Planetengetriebe ausgelegt ist, mechanische Leistung vom Motor und der stufenlos einstellbaren Energiequelle zu summieren und die summierte Leistung an die Ausgangskomponente zu liefern; und wobei, während des Betriebs des Motors eine gesteuerte Betätigung einer oder mehrerer von der ersten Bremse und der Kupplung bewirkt, dass die Ausgangskomponente von der stufenlos einstellbaren Energiequelle, jedoch nicht vom Motor mit Leistung versorgt wird.
  2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine fünfte Getriebekomponente, die im ersten Planetengetriebe umfasst ist; und eine zweite Bremse, die ausgelegt ist, mit der fünften Getriebekomponente in Eingriff zu gelangen, um eine Drehung der fünften Getriebekomponente zu stoppen; wobei eine gesteuerte Betätigung der zweiten Bremse eine umgekehrte Drehung der zweiten Getriebekomponente und der Eingangskomponente bewirkt.
  3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die erste Getriebekomponente einen ersten Planetenradträger umfasst, der ein oder mehrere erste Planetenräder trägt.
  4. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die zweite Getriebekomponente ein erstes Sonnenrad umfasst.
  5. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Eingangskomponente ein erstes Hohlrad umfasst.
  6. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die dritte Getriebekomponente ein zweites Sonnenrad umfasst.
  7. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die vierte Getriebekomponente ein zweites Hohlrad umfasst.
  8. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Ausgangskomponente des Doppel-Planetengetriebes einen zweiten Planetenradträger umfasst, der ein oder mehrere zweite Planetenräder trägt, wobei das eine oder die mehreren zweiten Planetenräder mit einer oder mehreren von der Eingangskomponente und der vierten Getriebekomponente kämmen.
  9. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die stufenlos einstellbare Energiequelle eine oder mehrere von einem Paar elektrischer Maschinen und einer hydrostatischen Maschine umfasst.
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