DE102018125902A1

DE102018125902A1 - Mehrmodus-Hybridantriebsstrang

Info

Publication number: DE102018125902A1
Application number: DE102018125902.6A
Authority: DE
Inventors: Xiaowu Zhang; David Gon Oh; David Allen Janson; Mark John Jennings; Gregory Daniel Goleski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN109693531A; US20190118641A1; US10308107B2

Abstract

Ein Getriebe beinhaltet einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz (PGS). Eine erste elektrische Maschine ist fest mit einem Sonnenrad des ersten PGS gekoppelt. Eine zweite elektrische Maschine ist fest mit einem Träger des ersten PGS gekoppelt.Eine Bremse hindert ein Tellerrad des ersten PGS selektiv an einer Drehung. Eine erste und eine zweite Kupplung koppeln die erste beziehungsweise die zweite elektrische Maschine selektiv mit einem Teil des ersten beziehungsweise des dritten PGS.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Automatikgetriebe und Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Anordnung von Zahnrädern, Kupplungen und zwischen diesen bestehende Zwischenverbindungenin einem Leistungsgetriebe eines Hybridfahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge werden in einem breiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet, einschließlich bei Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Manche Arten von Motoren können jedoch lediglich innerhalb eines schmalen Geschwindigkeitsbereichs effizient betrieben werden. Infolgedessen kommen Getriebe zum Einsatz, die dazu fähig sind, bei einer Vielzahl von Drehzahlverhältnissen effizient Leistung zu übertragen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist, wird das Getriebe normalerweise bei einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, sodass es das Motordrehmoment zugunsten einer verbesserten Beschleunigung vervielfacht. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht das Betreiben des Getriebes bei geringem Drehzahlverhältniseine Motordrehzahl, die mit einem leisen, kraftstoffeffizienten Fahrverhalten einhergeht. Üblicherweise weist ein Getriebe ein am Fahrzeugrahmen montiertes Gehäuse, eine von einer Motorkurbelwelle, oft über eine Anfahrhilfsvorrichtung wie einen Drehmomentwandler, angetriebene Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle auf, die die Fahrzeugräder antreibt, oft über eine Differentialanordnung, die es ermöglicht, dass sich das linke und das rechte Rad mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wenn das Fahrzeug abbiegt. Bei Fahrzeugen mit Frontantriebund Quermotorist die Symmetrieachse der Motorkurbelwelle üblicherweise von der Symmetrieachse der Radachse versetzt.
Ein gängiger Automatikgetriebetyp nutzt eine Sammlung von Kupplungen und Bremsen. Verschiedene Untergruppen der Kupplungen und Bremsen werden eingerückt, um die verschiedenen Drehzahlverhältnisse zu realisieren. Ein gängiger Kupplungstyp nutztein Kupplungspaket, das Trennscheiben aufweist, die mit einem Gehäuse verkeilt sind und mit Reibscheibenüberlappen, die mit einem rotierenden Mantel verkeilt sind. Wenn die Trennscheiben und die Reibscheiben aneinandergedrückt werden, kann zwischen dem Gehäuse und dem Mantel ein Drehmoment übertragen werden. Üblicherweise ist eine als Reaktionsscheibe bezeichnete Trennscheibe an einem Ende des Kupplungspakets axial am Gehäuse angebracht. Ein Kolben übt eine axiale Kraft auf eine als Druckscheibe bezeichnete Trennscheibe auf dem entgegengesetzten Ende des Kupplungspakets aus, wodurch das Kupplungspaket zusammengedrückt wird.Die Kolbenkraft wird erzeugt, indem ein Druckfluid an eine Kammer zwischen dem Gehäuse und dem Kolben geleitet wird. Bei einer Bremse kann das Gehäuse in den Getriebekasten integriert sein. Bei einer Kupplung dreht sich das Gehäuse. Wenn das Druckfluid vom unbeweglichen Getriebekasten zum sich drehenden Gehäuse strömt, muss es möglicherweise eine oder mehrere Grenzflächen zwischen Komponenten überqueren, die sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen. An jeder Grenzfläche leiten Dichtungen die Strömung von einer Öffnung in einer Komponente in eine Öffnung in der angrenzenden Komponente.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform beinhaltet ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine. Ein erster Planetenradsatz weist ein erstes, fest mit der ersten elektrischen Maschine gekoppeltes Sonnenrad, einen ersten,fest mit der zweiten elektrischen Maschine gekoppelten Träger und ein erstes, fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerrad auf. Ein zweiter Planetenradsatzweist einen zweiten Planetenradsatz auf, der ein zweites, fest mit dem ersten Träger gekoppeltes Sonnenrad, einen zweiten Träger und ein zweites Tellerrad aufweist. Ein dritter Planetenradsatz weist ein drittes Sonnenrad, einen dritten Träger und ein drittes, fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad auf.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Getriebe eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle sowie eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM). Ein erster Planetenradsatz weist ein fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerradund einen fest mit der zweiten EM gekoppelten Träger auf. Ein zweiter Planetenradsatz weist eine selektiv mit der ersten EM gekoppelte Zahnradkomponenteund ein fest mit dem Träger gekoppeltes Sonnenrad auf. Ein dritter Planetenradsatz weist ein fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad auf.
In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Getriebe einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz (PGS). Eine erste elektrische Maschine ist fest an ein Sonnenrad des ersten PGS gekoppelt. Eine zweite elektrische Maschine ist fest an einen Träger des ersten PGS gekoppelt. Eine Bremse hindert ein Tellerrad des ersten PGS selektiv an einer Drehung. Eine erste und eine zweite Kupplung koppeln selektiv die erste beziehungsweise die zweite elektrische Maschine mit einem Teil des zweiten beziehungsweise des dritten PGS.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Hebeldiagramm, das Zwischenverbindungen zwischen Komponenten eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das die kinematische Anordnung einer Ausführungsform des in 1 dargestellten Getriebes veranschaulicht, das Planetenradsätze enthält.
3 ist ein schematisches Diagramm, das die kinematische Anordnung einer weiteren Ausführungsform des in 1 dargestellten Getriebes veranschaulicht, das Planetenradsätze in einer weiteren Ausführungsform enthält.
4 ist eine Schalttabelle, die eine Ausführungsform verschiedener Fahrmodi zeigt, die aktiviert werden, wenn zwei oder drei Schaltelemente eingerückt sind, was durch ein „X“ gezeigt ist.
5 ist eine graphische Darstellung der Ausgangsdrehmomente des Getriebes in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; manche Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind spezifische, hier offenbarte strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann anzuleiten, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weisen einzusetzen. Wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um nicht ausdrücklich veranschaulichte oder beschriebene Ausführungsformen zu erzeugen. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit der Lehre dieser Offenbarung in Einklang stehen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
Eine Getriebeanordnung ist eine Sammlung von sich drehenden Elementen (z. B. Zahnrädern) und Schaltelementen (z. B. Kupplungen, Bremsen), die konfiguriert sind, um spezifizierte Drehzahlbeziehungen unter den sich drehenden Element herzustellen. Manche Drehzahlbeziehungen, die als feste Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden, werden ohne Berücksichtigung des Zustands etwaiger Schaltelemente hergestellt. Bei einer festen Drehzahlbeziehung ist die Drehzahl einer Komponente direkt proportional zur Drehzahl der anderen Komponente, wenn diese sich drehen. Andere Drehzahlbeziehungen, die als selektive Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden, werden nur dann hergestellt, wenn bestimmte Schaltelemente vollständig eingerückt sind. Wenn zum Beispiel Zahnrad A über das Schaltelement X selektiv mit Zahnrad B verbunden ist, kann sich Zahnrad A unabhängig von Zahnrad B drehen, wenn das Schaltelement X nicht eingerückt ist, und kann sich gemeinsam mit Zahnradelement B drehen, wenn das Schaltelement X eingerückt ist. Eine lineare Drehzahlbeziehung besteht untereiner gereihten Liste von sich drehenden Elementen, wenn i) das erste und das letzte sich drehende Element in der Gruppe so festgelegt sind, dass sie die extremsten Drehzahlen aufweisen, ii) die Drehzahlen der übrigen sich drehenden Elemente so festgelegt sind, dass sie ein gewichtetes Mittel des ersten und des letzten sich drehenden Elements sind, und iii) wenn sich die Drehzahlen der sich drehenden Elemente unterscheiden, diese so festgelegt sind, dass sie die in der Liste angegebene Reihenfolge, entweder aufsteigend oder absteigend, erfüllen. Die Drehzahl eines Elements ist positiv, wenn sich das Element in eine Richtung dreht, und negativ, wenn sich das Element in die entgegengesetzte Richtung dreht. Eine proportionale Drehzahlbeziehung zwischen zwei Elementen besteht dann, wenn das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der Elementen einen vorbestimmter Wert annimmt. Ein proportionale Drehzahlbeziehung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element ist eine Overdrive-Beziehung, wenn sich das zweite Elementimmer schneller als und in dieselbe Richtung wie das erste Element dreht. Auf ähnliche Weise ist eine proportionale Drehzahlbeziehung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element eine Underdrive-Beziehung, wenn sich das zweite Element immer langsamer als und in dieselbe Richtung wie das erste Element dreht.
Eine Gruppe von sich drehenden Elementen sind fest miteinander gekoppelt, wenn sie so festgelegt sind, dass sie sich unter allen Betriebsbedingungen als Einheit drehen. Sich drehende Elemente können mit Keilverbindungen, Schweißen, Presspassen, maschineller Fertigung aus einem gemeinsamen Feststoff oder anderen Mittel fest gekoppelt werden. Eine direkte Verbindung zwischen zwei sich drehenden Elementen bedeutet, dass es keine anderen sich drehenden Elemente zwischen den beiden sich drehenden Elementen gibt. Beim Drehversatz zwischen fest gekoppelten Elementen können kleine Schwankungen auftreten, wie z. B. ein Versatz aufgrund von Spiel- oder Wellenkonformität. Ein oder mehrere sich drehende Elemente, die alle fest miteinander gekoppelt sind, können als Welle bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu sind zwei sich drehende Elemente selektiv durch ein Schaltelement gekoppelt, wenn das Schaltelement sie bei vollständiger Einrückung so festlegt, dass sie sich als Einheit drehen, und sie sich unter zumindest einer anderen Betriebsbedingung mit unterschiedlichen Drehzahlen frei drehen können. Ein Schaltelement, das ein sich drehendes Element an einer Drehung hindert, indem es dieses selektiv mit dem Gehäuse verbindet, wird als Bremse bezeichnet. Ein Schaltelement, das zwei oder mehr sich drehende Elemente selektiv miteinander koppelt, wird als Kupplung bezeichnet. Schaltelemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen wie z. B. hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen sein oder können passive Vorrichtungen wie z. B. Freilauf-Kupplungen oder -Bremsen sein. Zwei sich drehende Elemente sind gekoppelt, wenn sie entweder fest gekoppelt oder selektiv gekoppelt sind; sie sind direkt gekoppelt, wenn es keine anderen, sich drehenden Elemente in einem Drehmomentflussweg zwischen den beiden sich drehenden Elementen gibt.
Ein Element ist eine Getriebeeingangswelle, wenn es ausgelegt ist, um fest mit entweder einer Leistungsquelle oder der Ausgangswelle einer Anfahrhilfsvorrichtung gekoppelt zu werden. Eine Leistungsquelle kann zum Beispiel ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein. Eine Anfahrhilfsvorrichtung kann zum Beispiel ein Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung sein. Die Eingangswelle kann über einen Dämpfer, der so konstruiert ist, dass er Torsionsschwingungen absorbiert, mit der Leistungsquelle oder Anfahrhilfsvorrichtung gekoppelt sein. Ein Element ist eine Getriebeausgangswelle, wenn es ausgelegt ist, um Leistung an Komponenten außerhalb des Getriebes wie z. B. Fahrzeugräder zu übertragen. Zwischen dem Ausgangselement und der angetriebenen Komponente kann ein von 1:1 unterschiedliches, festes Drehzahlverhältnis bestehen.
Für Hybridfahrzeuge sind elektrisch variable Getriebe (EVTs) bekannt. Ein EVT verwendet eine oder mehrere elektrische Maschinen (z. B. Elektromotoren), um sein Drehzahlverhältnis zu steuern, wodurch dem EVT eine kontinuierliche Auswahl an Verhältnissen zur Verfügung stehen. Die Eingangswelle, Ausgangswelle und Elektromotoren können mit einem Planetengetriebe verbunden sein. Bei einem Satz von Planetenrädern ist die Drehzahl eines Planetenträgers das gewichtete Mittel der Drehzahlen seines Sonnenrads und seines Tellerrads. Wenn das Fahrzeug oder das Getriebe in einem EVT-Modus betrieben wird, ist die Drehzahl der Getriebe-Ausgangswelle ein gewichtetes Mittel der vom Planetengetriebe kombinierten Drehzahlendes Motors und der Elektromotoren. Ein Fahrzeug, das ein EVT aufweist, kann vom Elektromotor angetrieben werden, wenn der Motor stillsteht (was ein Übersetzungsverhältnis von null bereitstellt), oder der Motor kann bei Stillstand des Fahrzeugs laufen, während er mit der Ausgangswelle verbunden ist (was ein Übersetzungsverhältnis von unendlich bereitstellt), oder das EVT kann in einem beliebigen Bereich dazwischen betrieben werden.
In den letzten Jahren sind sowohl die Nachfrage nach als auch der Wettbewerb umbesseres Leistungsverhalten, Kraftstoffeffizienz und Fahrverhalten in Bezug auf Hybridfahrzeuge gestiegen. Für Hochleistungsfahrzeuge oder schwere Nutzfahrzeuge kann die gängige leistungsverzweigte Architektur einen großen Traktionsmotor erforderlich machen, um die Drehmomentanforderungen zu erfüllen.
Deshalb werden nach verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Mehrmodus-Hybridantriebsstrangsystem und -getriebe bereitgestellt, um diesen Tatsachen Rechnung zu tragen. In einer Ausführungsform weist das Getriebesystem vier EVT-Modi, drei Modi mit festem Übersetzungsverhältnis und vier Elektrofahrzeug(EV)-Modi auf. Dadurch kann unter Verwendung ähnlich dimensionierter elektrischer Maschinen im Vergleich zu anderen derzeit verfügbaren Hybridarchitekturen ein signifikant höheres Ausgangsdrehmoment erzielt werden. Die hier offenbarte Auslegung verbessert Geräusch, Vibration undRauigkeit (NVH) und erhöht die Nutzbremsfähigkeiten.
Ein Beispiel für ein Getriebe (und die umgebende Struktur als Teil eines vollständigen Antriebsstrangs) ist in den im folgenden Text beschriebenen Figuren nach Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Bei diesem Getriebe wird eine Eingangswelle 10 in manchen Ausführungsformen über eine Anfahrhilfsvorrichtung wie einen Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung vom Motor angetrieben. Zum Beispiel überträgt eine Ausgangswelle 12 ein Rotationsdrehmoment aus dem Getriebe und zu einem Differential. Ein zusätzliches (nicht gezeigtes) Zahnrad oder Ritzel kann Leistung von der Ausgangswelle an das Differential übertragen, das auf einer dritten Symmetrieachse angeordnet ist.
1 ist ein Hebeldiagramm, das drei Hebel L1, L2, L3 aufweist, die das Getriebe 1 darstellen. Der erste Hebel L1, der zweite Hebel L2 und der dritte Hebel L3 entsprechen dem ersten Zahnradsatz 20, dem zweiten Zahnradsatz 30 beziehungsweise dem dritten Zahnradsatz 40 in den 2-3. In einer Ausführungsform stellt auf dem ersten Hebel L1 der Knoten A das Sonnenrad 26 dar, der Knoten B stellt das Tellerrad 28 dar, und der Knoten C stellt den Träger 22 dar, der eine gemeinsame Verbindung mit dem Elektromotor MG2 und dem Sonnenrad 36 hat. Auf dem zweiten Hebel L2 stellt der Knoten D das Sonnenrad 36 dar, der Knoten E stellt den Träger 32 dar, der eine Verbindung mit dem Sonnenrad 46 hat, und der Knoten F stellt das Tellerrad 38 dar. Auf dem dritten Hebel L3 stellt der Knoten G das Sonnenrad 46 dar, der Knoten H stellt das Tellerrad 48 dar, und der Knoten I stellt den Träger 42 dar.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform einer kinematischen Anordnung des in 1 dargestellten Getriebes veranschaulicht. Das Getriebe aus 2 verwendet drei einfache Planetenradsätze 20, 30 und 40, zwei Kupplungen C1, C2 und drei Bremsen B1, B2, B3, die einen Teil davon aufweisen, der mit einem festen Gehäuse 14 verbunden ist. Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art Festgetriebeanordnung. Ein Planetenträger 22 dreht sich um eine Mittelachse und lagert einen Satz von Planetenrädern 24, sodass sich die Planetenräder in Bezug auf den Planetenträger drehen. Außenverzahnungen auf den Planetenrädern 24 greifen in Außenverzahnungenauf einem Sonnenrad 26 und Innenverzahnungen auf einem Tellerrad 28. Das Sonnenrad 26 und das Tellerrad 28 sind so gelagert, dass sie sich um dieselbe Achse wie der Trägerdrehen. Ein einfacher Planetenradsatzstellt eine feste Drehzahlbeziehung her. Die Drehzahl des Trägers ist so festgelegt, dass sie zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Tellerrads ist. Insbesondere ist die Drehzahl des Trägers ein gewichtetes Mittel aus der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Tellerrads, wobei die Gewichtungsfaktoren durch die Anzahl von Zähnen auf jedem Zahnrad festgelegt sind. Ähnliche Drehzahlbeziehungen werden von anderen bekannten Typen fester Getriebeanordnungen hergestellt, die in anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umgesetzt sein können. Zum Beispiel legt ein Doppelritzel-Planetenradsatz die Drehzahl des Tellerrads so fest, dass sie ein gewichtetes Mittel zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Trägers ist. Die Zahnradsätze 30 und 40 weisen eine ähnliche Struktur auf, mit jeweiligen Planetenträgern 32, 42, Planetenrädern 34, 44, Sonnenrädern 36, 46 und Tellerrädern 38, 48.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Eingangswelle 10 fest mit dem Tellerrad 28 gekoppelt, das von der Bremse B1 selektiv an einer Drehung gehindert wird. Deshalb kann die Bremse B1, wenn sie eingerückt ist, verhindern, dass die Motorausgangswelle stromabwärts Leistung in das Getriebe überträgt, was ermöglicht, dass zumindest eine der (unten beschriebenen) elektrischen Maschinen MG1 und/oder MG2 das Fahrzeug in einem EV-Modus antreibt. Dies ist in der Schalttabelle in 4 gezeigt. Die erste elektrische Maschine MG1 ist fest mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt, und die zweite elektrische Maschine MG2 ist fest mit dem Träger 22 gekoppelt. Demnachsind zwei elektrische Maschinen bereitgestellt. In einer Ausführungsform arbeitet MG1 als Generator, und MG2 arbeitet als Elektromotor. Der Träger 22 ist über eine Welle fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Sonnenrad 26 wird durch die Kupplung C1 selektiv mit dem Tellerrad 38 gekoppelt. Der Träger 32 ist über eine Welle fest mit dem Sonnenrad 46 verbunden. Das Tellerrad 38 wird durch die Bremse B2 selektiv an einer Drehung gehindert. Die Welle, die den Träger 22 mit dem Sonnenrad 36 verbindet, ist über die Kupplung C2 auch selektiv mit dem Träger 42 verbunden. Ebenso wird der Träger 42 von der Bremse B3 selektiv an einer Drehung gehindert. Das Tellerrad 48 ist fest mit der Ausgangswelle 12 verbunden.
In der Ausführungsform von 2 sind beide Planetenradsätze 20 und 40 Doppelritzelsätze. Bei einer derartigen Anordnung weist der Planetenradsatz 20 einen umfänglich angeordneten Satz von zwei ineinandergreifenden Planetenrädern 24 auf, die zwischen dem Sonnenrad 26 und dem Tellerrad 28 radial ineinander einrücken. Dieselbe Anordnung liegt im Planetenradsatz 40 vor, wobei zwei Planetenräder 44 zwischen dem Sonnenrad 46 und dem Tellerrad 48 ineinandergreifen. Der andere Planetenradsatz 30 ist ein einfacher Planetenradsatz mit einem umfänglich angeordneten Satz einzelner Planetenräder, die direkt in das Sonnenrad 36 und das Tellerrad 38 eingreifen.
3 ist eine alternative Ausführungsform zu der schematischen Veranschaulichung von 2. In 3 ist der Planetenradsatz 30 nun ein Doppelritzelsatz mit einem umfänglich angeordneten Satz von zwei ineinandergreifenden Planetenrädern 34 anstelle eines einzelnen Planetenrads. In dieser Ausführungsform ist nun das Tellerrad 38 mit dem Sonnenrad 46 verbunden. Der Träger wird von der Bremse B2 selektiv an einer Drehung gehindert und wird von der Kupplung C1 selektiv mit der elektrischen Maschine MG1 verbunden.
4 veranschaulicht eine Schalttabelle. Das Einrücken der Schaltelemente (C1, C2, C3, B1, B2, B3) in Zweier- oder Dreierkombinationenrealisiertvier EVT-Modi, drei Modi mit festem Übersetzungsverhältnis (FG) und vier Elektrofahrzeug(EV)-Modi. In den EV-Modi kann der Motor deaktiviert sein und der/die Elektromotor(en) kann/können die einzige Quelle für Antriebsleistung sein. Ein „X“ gibt an, dass das Schaltelement erforderlich ist, um den Fahrmodus zu realisieren.
5 zeigt einen Graphen der Ausgangsdrehmomente des Getriebes 1, die mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variieren, nach einer Ausführungsform. Dieser Graph basiert auf der Annahme, dass dem Fahrzeug eine maximale Batterieausgangsleistung von 100 kW zur Verfügung steht. Wie zu sehen ist, sind Ausgangsdrehmomente von über 3000 Nm bei Geschwindigkeiten von bis zu 70 mph verfügbar.
Obwohl obenstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Patentansprüchen erfasst sind. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind vielmehr beschreibende als einschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben werden könnten, dass sie in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Charakteristika gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik Vorteile bereitstellen oder bevorzugt sind, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika schlechter ausgestaltet sein können, um erwünschte Gesamtsystemeigenschaftenzu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Eigenschaften können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit etc. Daher liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Charakteristika als weniger erwünscht als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind,nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen erwünscht sein.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; eine erste elektrische Maschine; eine zweite elektrische Maschine, einen ersten Planetenradsatz, der ein erstes, fest mit der ersten elektrischen Maschine gekoppeltes Sonnenrad, einen ersten, fest mit der zweiten elektrischen Maschine gekoppelten Trägerund ein erstes, fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist; einen zweiten Planetenradsatz, der ein zweites, fest mit dem ersten Träger gekoppeltes Sonnenrad, einen zweiten Träger und ein zweites Tellerrad aufweist; und einen dritten Planetenradsatz, der ein drittes Sonnenrad, einen dritten Träger und ein drittes, fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist, aufweist.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um das erste Tellerrad selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um die erste elektrische Maschine selektiv mit dem zweiten Tellerrad zu koppeln.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um das zweite Tellerrad selektiv an einer Drehungzu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist der zweite Träger fest mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um die erste elektrische Maschine selektiv mit dem zweiten Träger zu koppeln.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um den zweiten Träger selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist das zweite Tellerrad fest mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um den dritten Träger selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um den ersten Träger selektiv mit dem dritten Träger zu koppeln.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebe bereitgestellt, das eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM); einen ersten Planetenradsatz, der ein fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerrad und einen fest mit der zweiten EM gekoppelten Träger aufweist; einen zweiten Planetenradsatz, der selektiv mit der ersten EM gekoppelt ist, und ein fest mit dem Träger gekoppeltes Sonnenrad; und einen dritten Planetenradsatz, der ein fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist, aufweist.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um die erste EM selektiv mit einem Tellerrad des zweiten Planetenradsatzes zu koppeln, und dass eine Bremse konfiguriert ist, um das Tellerrad des zweiten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform beinhaltet der zweite Planetenradsatz einen Träger, der fest mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um die erste EM selektiv mit einem Träger des zweiten Planetenradsatzes zu koppeln, und dass eine Bremse konfiguriert ist, um den Träger des zweiten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform beinhaltet der zweite Planetenradsatz ein Tellerrad, das fest mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist.
Nach einer Ausführungsform beinhaltet der erste Planetenradsatz ein Sonnenrad, das fest mit der ersten EM gekoppelt ist.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um das Tellerrad des ersten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse konfiguriert ist, um einen Träger des dritten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Nach einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung konfiguriert ist, um den Träger des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem Träger des dritten Planetenradsatzes zu koppeln.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebe bereitgestellt, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz (PGS); eine erste, fest mit einem Sonnenrad des ersten PGS gekoppelte elektrische Maschine; eine zweite, fest mit einem Träger des ersten PGS gekoppelte elektrische Maschine; eine Bremse, die ein Tellerrad des ersten PGS selektiv an einer Drehung hindert; sowie eine erste und eine zweite Kupplung aufweist, die die erste beziehungsweise die zweite elektrische Maschine selektiv mit einem Teil des ersten beziehungsweise des dritten PGS koppeln.

Claims

Getriebe für ein Hybridfahrzeug, umfassend: eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; eine erste elektrische Maschine; eine zweite elektrische Maschine; einen ersten Planetenradsatz, der ein erstes, fest mit der ersten elektrischen Maschine gekoppeltes Sonnenrad, einen ersten, fest mit der zweiten elektrischen Maschine gekoppelten Träger und ein erstes, fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist; einen zweiten Planetenradsatz, der ein zweites, fest mit dem ersten Träger gekoppeltes Sonnenrad, einen zweiten Träger und ein zweites Tellerrad aufweist; und einen dritten Planetenradsatz, der ein drittes Sonnenrad, einen dritten Träger und ein drittes, fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um das erste Tellerrad selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Kupplung umfasst, die konfiguriert ist, um die erste elektrische Maschine selektiv mit dem zweiten Tellerrad zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 3, das ferner eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um das zweite Tellerrad selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der zweite Träger fest mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Kupplung umfasst, die konfiguriert ist, um die erste elektrische Maschine selektiv mit dem zweiten Träger zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 6, das ferner eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um den zweiten Träger selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das zweite Tellerrad fest mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um den dritten Träger selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Kupplung umfasst, die konfiguriert ist, um den ersten Träger selektiv mit dem dritten Träger zu koppeln.
Getriebe, umfassend: eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; eine erste und eine zweite elektrische Maschine (EM); einen ersten Planetenradsatz, der ein fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Tellerrad und einen fest mit der zweiten EM gekoppelten Träger aufweist; einen zweiten Planetenradsatz, der selektiv mit der ersten EM gekoppelt ist, und ein fest mit dem Träger gekoppeltes Sonnenrad; und einen dritten Planetenradsatz, derein fest mit der Ausgangswelle gekoppeltes Tellerrad aufweist.
Getriebe nach Anspruch 11, das ferner eine Kupplung, die konfiguriert ist, um die erste EM selektiv mit einem Tellerrad des zweiten Planetenradsatzes zu koppeln, sowie eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um das Tellerrad des zweiten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 12, wobei der zweite Planetenradsatz einen Träger beinhaltet, der fest mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 11, das ferner eine Kupplung, die konfiguriert ist, um die erste EM selektiv mit einem Träger des zweiten Planetenradsatzes zu koppeln, sowie eine Bremse umfasst, die konfiguriert ist, um den Träger des zweiten Planetenradsatzes selektiv an einer Drehung zu hindern.
Getriebe nach Anspruch 14, wobei der zweite Planetenradsatz ein Tellerrad beinhaltet, das fest mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist.