DE112006002557B4

DE112006002557B4 - Elektrisch verstellbare Mehrmodusgetriebe, die zwei Planetenradsätze mit einer festen Verbindung und einen gekuppelten Antrieb aufweisen

Info

Publication number: DE112006002557B4
Application number: DE112006002557T
Authority: DE
Inventors: Madhusudan West Bloomfield Raghavan; Norman K. Troy Bucknor
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: WO2007040783A2; DE112006002557T5; CN101273219A; WO2007040783A3; CN101273219B; US20070072724A1; US7273435B2; WO2007040783A8

Abstract

Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend:
ein Antriebselement zur Aufnahme von Leistung von einer Maschine;
ein Abtriebselement;
einen ersten und zweiten Motor/Generator;
einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen;
wobei das Antriebselement nicht ständig mit irgendeinem Element der Zahnradsätze verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit einem Element der Zahnradsätze verbunden ist;
ein Verbindungselement, das das erste Element des ersten Zahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes oder mit einem feststehenden Element verbindet;
wobei der erste Motor/Generator ständig mit einem Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Motor/Generator selektiv mit entweder einem Element des ersten Zahnradsatzes oder einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; und dass das elektrisch verstellbares Getriebe ferner umfasst:
eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem Antriebselement...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch verstellbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 6, wie es beispielsweise aus der DE 10 2004 052 449 A1 bekannt geworden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Brennkraftmaschinen, insbesondere jene von der Art mit hin- und hergehendem Kolben, treiben gegenwärtig die meisten Fahrzeuge an. Derartige Maschinen sind relativ effiziente, kompakte, leichte und kostengünstige Mechanismen, durch die hochkonzentrierte Energie in der Form von Kraftstoff in mechanische Nutzleistung umgewandelt wird. Ein neuartiges Getriebesystem, das mit Brennkraftmaschinen verwendet werden kann und das den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Verunreinigungen vermindern kann, kann für die Allgemeinheit von großem Nutzen sein.
Die breite Vielfalt in den Anforderungen, die Fahrzeuge typischerweise an Brennkraftmaschinen stellen, erhöht den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen über den Idealfall für derartige Maschinen hinaus. Typischerweise wird ein Fahrzeug von solch einer Maschine angetrieben, die durch einen kleinen Elektromotor und relativ kleine elektrische Speicherbatterien aus einem kalten Zustand gestartet wird, und die dann schnell unter die Lasten von Antriebs- und Zusatzausrüstung gesetzt wird. Eine derartige Maschine wird auch durch einen breiten Bereich von Drehzahlen und einen breiten Bereich von Lasten und typischerweise mit einem Durchschnitt von ungefähr einem Fünftel ihrer maximalen Ausgangsleistung betrieben.
Ein Fahrzeuggetriebe liefert typischerweise mechanische Leistung von einer Maschine an den Rest eines Antriebssystems, wie ein festes Achsantriebsgetriebe, Achsen und Räder. Ein typisches mechanisches Getriebe erlaubt eine gewisse Freiheit im Maschinenbetrieb, und zwar gewöhnlich durch alternative Auswahl von fünf oder sechs unterschiedlichen Antriebsübersetzungsverhältnissen, eine Neutralauswahl, die zulässt, dass die Maschine Nebenaggregate bei stehendem Fahrzeug betreiben kann, und Kupplungen oder einen Drehmomentwandler für glatte Übergänge zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen und um das Fahrzeug aus der Ruhe bei drehender Maschine zu starten. Die Getriebegangauswahl lässt typischerweise zu, dass Leistung von der Maschine an den Rest des Antriebssystems mit einem Verhältnis von Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion, mit einem Verhältnis von Drehmomentreduktion und Drehzahlvervielfachung, das als Overdrive bekannt ist, oder mit einem Rückwärtsübersetzungsverhältnis abgegeben werden kann.
Ein elektrischer Generator kann mechanische Leistung von der Maschine in elektrische Leistung umwandeln, und ein Elektromotor kann diese elektrische Leistung zurück in mechanische Leistung mit unterschiedlichen Drehmomenten und Drehzahlen für den Rest des Fahrzeugantriebssystems umwandeln. Diese Anordnung erlaubt eine kontinuierliche Veränderung im Verhältnis von Drehmoment und Drehzahl zwischen der Maschine und dem Rest des Antriebssystems innerhalb der Grenzen der elektrischen Maschinerie. Eine elektrische Speicherbatterie, die als Leistungsquelle für den Antrieb verwendet wird, kann dieser Anordnung hinzugefügt werden, wodurch ein Reihenhybrid-Elektroantriebssystem gebildet wird.
Das Reihenhybridsystem lässt zu, dass die Maschine mit einer gewissen Unabhängigkeit von dem Drehmoment, der Drehzahl und der Leistung, die erforderlich sind, um ein Fahrzeug anzutreiben, arbeiten kann, so dass die Maschine auf verbesserte Emissionen und einen verbesserten Wirkungsgrad hin gesteuert werden kann. Dieses System lässt zu, dass der Elektromotor, der an der Maschine angebracht ist, als Motor zum Anlassen der Maschine wirkt. Dieses System lässt auch zu, dass der Elektromotor, der an dem Rest des Antriebsstrangs angebracht ist, als Generator wirkt, wobei Energie aus dem Verlangsamen des Fahrzeugs in der Batterie durch regeneratives Bremsen zurückgewonnen wird. Ein Reihenelektroantrieb hat Probleme hinsichtlich des Gewichts und der Kosten einer ausreichenden elektrischen Maschinerie, um die gesamte Leistung der Maschine von mechanisch in elektrisch in dem Generator und von elektrisch in mechanisch in dem Antriebsmotor umzuwandeln, und des Nutzenergieverlustes bei diesen Umwandlungen.
Ein Getriebe mit Leistungsverzweigung kann eine sogenannte Differenzialzahnradanordnung verwenden, um ein stufenlos verstellbares Drehmoment- und Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb zu erreichen. Ein elektrisch verstellbares Getriebe kann eine Differenzialzahnradanordnung verwenden, um einen Bruchteil seiner übertragenen Leistung durch ein Paar Elektromotoren/Generatoren zu schicken. Der Rest seiner Leistung fließt durch einen anderen parallelen Weg, der vollständig mechanisch und direkt, mit einem festen Übersetzungsverhältnis oder alternativ wählbar ist.
Ein Planetenradsatz kann, wie Fachleuten bekannt ist, eine Form einer Differenzialzahnradanordnung bilden. Eine Planetenradanordnung ist gewöhnlich die bevorzugte Ausführungsform, die in mit differenziellen Zahnradanordnungen ausgestatteten Erfindungen angewandt wird, mit den Vorteilen einer Kompaktheit und unterschiedlicher Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen allen Elementen des Planetenradsatzes. Es ist jedoch möglich, diese Erfindung ohne Planetenräder aufzubauen, wie etwa durch die Verwendung von Kegelrädern oder anderen Zahnrädern in einer Anordnung, bei der die Drehzahl von zumindest einem Element eines Zahnradsatzes immer ein gewichteter Mittelwert von Drehzahlen der beiden anderen Elemente ist.
Ein Getriebesystem für ein Hybridelektrofahrzeug umfasst auch eine oder mehrere Speichereinrichtungen für elektrische Energie. Eine typische Einrichtung ist eine chemisch-elektrische Speicherbatterie, es können aber auch kapazitive oder mechanische Einrichtungen, wie etwa ein elektrisch angetriebenes Schwungrad, enthalten sein. Ein Speicher für elektrische Energie lässt zu, dass die mechanische Ausgangsleistung von dem Getriebesystem zu dem Fahrzeug von der mechanischen Eingangsleistung von der Maschine zu dem Getriebesystem abweichen kann. Die Batterie oder andere Einrichtung erlaubt auch das Starten der Maschine mit dem Getriebesystem und ein regeneratives Bremsen des Fahrzeugs.
Ein elektrisch verstellbares Getriebe in einem Fahrzeug kann einfach mechanische Leistung von einem Maschinenantrieb zu einem Achsantriebsausgang übertragen. Dazu gleicht die elektrische Leistung, die von einem Motor/Generator erzeugt wird, die elektrischen Verluste und die elektrische Leistung, die von dem anderen Motor/Generator verbraucht wird, aus. Durch die Verwendung der oben genannten elektrischen Speicherbatterie kann die elektrische Leistung, die von einem Motor/Generator erzeugt wird, größer oder kleiner sein als die elektrische Leistung, die von dem anderen verbraucht wird. Elektrische Leistung von der Batterie kann manchmal zulassen, dass beide Motoren/Generatoren als Motoren wirken, insbesondere um die Maschine bei der Fahrzeugbeschleunigung zu unterstützen. Beide Motoren können manchmal als Generatoren wirken, um die Batterie wieder aufzuladen, insbesondere beim regenerativen Bremsen des Fahrzeugs.
Ein erfolgreicher Ersatz für das Reihenhybridgetriebe ist das elektrisch verstellbare Getriebe mit zwei Bereichen, Eingangsleistungsverzweigung und kombinierter Leistungsverzweigung (two-range, input-split and compound-split electrically variable transmission), das nun für Linienbusse hergestellt wird, wie es offenbart ist in U.S. Patent US 5,931,757 A , erteilt am 3. August 1999 für Michael Roland Schmidt, das gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist. Ein derartiges Getriebe benutzt ein Antriebsmittel, um Leistung von der Fahrzeugmaschine aufzunehmen, und ein Leistungsausgabemittel, um Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs abzugeben. Ein erster und zweiter Motor/Generator sind mit einer Energiespeichereinrichtung, wie einer Batterie, verbunden, so dass die Energiespeichereinrichtung Leistung von dem ersten und zweiten Motor/Generator aufnehmen und diesen Leistung zuführen kann. Eine Steuereinheit regelt den Leistungsfluss zwischen der Energiespeichereinrichtung und den Motoren/Generatoren sowie zwischen dem ersten und zweiten Motor/Generator.
Ein Betrieb in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus mit variablem Drehzahlverhältnis kann selektiv unter Verwendung von Kupplungen in der Natur einer ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung erreicht werden. In dem ersten Modus wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit Eingangsleistungsverzweigung durch Einrücken der ersten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist proportional zu der Drehzahl von einem Motor/Generator. In dem zweiten Modus wird ein Drehzahlverhältnisbereich mit kombinierter Leistungsverzweigung durch das Einrücken der zweiten Kupplung gebildet, und die Abtriebsdrehzahl des Getriebes ist nicht proportional zu den Drehzahlen von einem der Motoren/Generatoren, sondern ist eine algebraische Linearkombination der Drehzahlen der beiden Motoren/Generatoren. Ein Betrieb mit einem festen Getriebedrehzahlverhältnis kann selektiv durch das Einrücken, beider Kupplungen erreicht werden. Ein Betrieb des Getriebes in einem neutralen Modus kann selektiv erreicht werden, indem beide Kupplungen gelöst werden, wobei die Maschine und beide Elektromotoren/Generatoren von dem Getriebeabtrieb entkoppelt werden. Das Getriebe umfasst mindestens einen mechanischen Punkt in seinem ersten Betriebsmodus und mindestens zwei mechanische Punkte in seinem zweiten Betriebsmodus.
Das U.S. Patent US 6,527,658 B2 , das am 4. März 2003 für Holmes et al. erteilt wurde und gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist, offenbart ein elektrisch verstellbares Getriebe, das zwei Planetenradsätze, zwei Motoren/Generatoren und zwei Kupplungen benutzt, um Betriebsmodi mit Eingangsleistungsverzweigung (input-split), kombinierter Leistungsverzweigung (compound-split) sowie Neutral- und Rückwärtsbetriebsmodi bereitzustellen. Beide Planetenradsätze können einfach sein oder einer kann einzeln zusammengesetzt sein. Ein elektrisches Steuerelement reguliert den Leistungsfluss zwischen einer Energiespeichereinrichtung und den beiden Motoren/Generatoren. Dieses Getriebe bietet zwei Bereiche oder Modi eines Betriebes eines elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT), wobei es selektiv einen Drehzahlverhältnisbereich mit Eingangsleistungsverzweigung und einen Drehzahlverhältnisbereich mit kombinierter Leistungsverzweigung bereitstellt. Es kann auch selektiv ein festes Drehzahlverhältnis erreicht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Familie von elektrisch verstellbaren Getrieben bereit, die mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Automatikgetrieben zur Verwendung in Hybridfahrzeugen bietet, die ein verbessertes Leistungsvermögen der Fahrzeugbeschleunigung, eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit über ein regeneratives Bremsen und einen nur elektrischen Leerlauf und ein nur elektrisches Anfahren und ein attraktives Vermarktungsmerkmal umfassen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den bestmöglichen Energiewirkungsgrad und die bestmöglichen Emissionen für eine gegebene Maschine bereitzustellen. Zusätzlich werden ein optimales Leistungsvermögen, eine optimale Kapazität, eine optimale Packungsgröße und eine optimale Übersetzungsverhältnisabdeckung für das Getriebe angestrebt.
Die elektrisch verstellbare Getriebefamilie der vorliegenden Erfindung stellt kostengünstige und kleinbauende elektrisch verstellbare Getriebemechanismen bereit, die einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, eine Batterie, zwei Elektromotoren, die austauschbar als Motoren oder Generatoren dienen, eine Klauenkupplung und fünf auswählbare Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen. Die Differenzialzahnradsätze sind vorzugsweise Planetenradsätze, es können aber andere Zahnradanordnungen eingesetzt werden, wie etwa Kegelräder oder eine Differenzialzahnradanordnung an einer versetzten Achse.
In dieser Beschreibung können der erste oder zweite Planetenradsatz in beliebiger Reihenfolge mit erster bis zweiter gezählt werden (d. h. von links nach rechts oder von rechts nach links).
Jeder der zwei Planetenradsätze weist drei Elemente auf. Das erste, zweite oder dritte Element jedes Planetenradsatzes kann irgendeines von einem Sonnenrad, einem Hohlrad oder einem Träger oder alternativ ein Planet sein.
Jeder Träger kann entweder ein Einzelplanetenträger (einfach) oder ein Doppelplanetenträger (zusammengesetzt) sein.
Die Antriebswelle ist nicht ständig mit irgendeinem Element der Planetenradsätze verbunden. Die Abtriebswelle ist ständig mit einem Element der Planetenradsätze verbunden.
Ein Verbindungselement verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes oder einem feststehenden Element (Masse/Getriebekasten).
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung verbindet ein Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement.
Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung verbindet ein Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement, wobei dieses Element verschieden ist von dem einen, das durch die erste Drehmomentübertragungseinrichtung verbunden ist.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung verbindet ein Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes.
Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung ist parallel zu einem der Motoren/Generatoren geschaltet, um eine Rotation des Motors/Generators selektiv zu verhindern.
Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung ist parallel zu dem anderen der Motoren/Generatoren geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu verhindern.
Der erste Motor/Generator ist an dem Getriebekasten (oder Masse) montiert und ist ständig mit einem Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes verbunden.
Der zweite Motor/Generator ist an dem Getriebekasten montiert und ist ständig mit einem Element einer Klauenkupplung verbunden. Die Klauenkupplung lässt zu, dass der Motor/Generator selektiv mit einem von einem Paar Elementen der Planetenradsätze verbunden ist.
Die auswählbaren Drehmomentübertragungseinrichtungen werden in Zweier-, Dreier- oder Viererkombinationen eingerückt, um ein EVT mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlen (einschließlich rückwärts) und bis zu vier mechanisch festen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zu ergeben. Ein festes Drehzahlverhältnis ist eine Betriebsbedingung, unter der die mechanische Antriebsleistung für das Getriebe mechanisch auf den Abtrieb übertragen wird und kein Leistungsfluss in den Motoren/Generatoren vorhanden ist (d. h. beinahe null beträgt). Ein elektrisch verstellbares Getriebe, das selektiv mehrere feste Drehzahlverhältnisse für einen Betrieb in der Nähe voller Maschinenleistung erzielen kann, kann für eine gegebene maximale Kapazität kleiner und leichter sein. Ein Betrieb mit festem Verhältnis kann auch zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch führen, wenn unter Bedingungen gearbeitet wird, unter denen die Maschinendrehzahl sich ihrem Optimum nähern kann, ohne die Motoren/Generatoren zu verwenden. Eine Vielfalt von festen Drehzahlverhältnissen und variable Verhältnisspreizungen können durch geeignetes Wählen der Zähneverhältnisse der Planetenradsätze realisiert werden.
Jede Ausführungsform der offenbarten elektrisch verstellbaren Getriebefamilie weist eine Architektur auf, in der weder der Getriebeantrieb noch der Getriebeabtrieb direkt mit einem Motor/Generator verbunden ist. Dies erlaubt eine Verringerung der Größe und Kosten der Elektromotoren/Generatoren, die erforderlich sind, um das gewünschte Fahrzeugleistungsvermögen zu erreichen.
Die Drehmomentübertragungseinrichtungen und der erste und zweite Motor/Generator sind betreibbar, um in dem elektrisch verstellbaren Getriebe fünf Betriebsmodi bereitzustellen, die einen Batterie-Rückwärtsmodus, einen EVT Rückwärtsmodus, Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi, einen Modus mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich und einen Modus mit festem Verhältnis umfassen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung leicht deutlich werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein elektrisch verstellbares Getriebe umfasst und ein Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
1b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in
1a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
2a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
2b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 2a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
3a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
3b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 3a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
4a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
4b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 4a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
5a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
5b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 5a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
6a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält;
6b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 6a gezeigten Antriebsstrangs darstellen;
7a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe, der ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung enthält; und
7b ist eine Tabelle für Betriebsmodi und eine Tabelle für Modi mit festem Verhältnis, die einige der Betriebseigenschaften des in 7a gezeigten Antriebsstrangs darstellen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1a ist ein Antriebsstrang 10 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT) verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Das Getriebe 14 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 14 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Dieselmotor, der einfach angepasst ist, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) abzugeben.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 14 verbunden.
Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 14 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 14 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 20 und 30. Der Planetenradsatz 20 wendet ein äußeres Zahnradelement 24 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 24 umgibt ein inneres Zahnradelement 22, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 26 lagert drehbar mehrere Planetenräder 27, so dass jedes Planetenrad 27 kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 24 als auch dem inneren Sonnenrad 22 des ersten Planetenradsatzes 20 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 30 weist auch ein äußeres Zahnradelement 34 auf, das häufig auch als das Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 32 umgibt, das auch häufig als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenräder 37 sind auch drehbar in einem Träger 36 montiert, so dass jedes Planetenrad 37 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 34 als auch dem inneren Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 in Eingriff steht.
Ein Verbindungselement 70 verbindet den Träger 26 des Planetenradsatzes 20 ständig mit dem Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30.
Die erste bevorzugte Ausführungsform 10 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 80 bzw. 82. Der Stator des ersten Motors/Generators 80 ist an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 80 ist selektiv mit dem Träger 36 des Planetenradsatzes 30 oder dem Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 92, verbindbar. Die Klauenkupplung 92 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 80 ist mit der Klauenkupplung 92 durch eine versetzte Zahnradanordnung 94 verbunden.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 82 ist auch an dem Getriebegehäuse 60 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 82 ist an dem Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 befestigt.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 50, verbindet den Träger 26 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 52, verbindet das Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 54, verbindet das Hohlrad 24 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Träger 36 des Planetenradsatzes 30. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 55, ist parallel zu dem Motor/Generator 80 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 57, ist parallel zu dem Motor/Generator 82 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 50, 52, 54, 55, 57 und die Klauenkupplung 92 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Hybridgetriebes 14 zu helfen, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird.
Das Ausgangsabtriebselement 19 des Getriebes 14 ist an dem Träger 36 des Planetenradsatzes 30 befestigt.
Kehren wir nun zu der Beschreibung der Leistungsquellen zurück, ist aus der vorstehenden Beschreibung und mit besonderem Bezug auf 1a ersichtlich, dass das Getriebe 14 selektiv Leistung von der Maschine 12 aufnimmt. Das Hybridgetriebe nimmt auch Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle 86 auf, die funktional mit einem Controller 88 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 86 kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie Brennstoffzellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, können anstelle von Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern.
Allgemeine Betriebserwägungen
Eine der primären Steuereinrichtungen ist eine allgemein bekannte Fahrbereichswähleinrichtung (die nicht gezeigt ist), die eine elektronische Steuereinheit (die ECU 88) anweist, das Getriebe für die Bereiche Parken, Rückwärts, Neutral oder Vorwärtsfahrt zu konfigurieren. Die zweite und dritte primäre Steuereinrichtung bilden ein Gaspedal (das nicht gezeigt ist) und ein Bremspedal (das ebenfalls nicht gezeigt ist). Die Informationen, die von der ECU von diesen drei primären Steuerquellen erhalten werden, werden als die Bedieneranforderung bezeichnet. Die ECU erhält auch Informationen von mehreren Sensoren (Antrieb sowie Abtrieb) im Hinblick auf den Zustand der Drehmomentübertragungseinrichtungen (entweder eingerückt oder ausgerückt); das Maschinenabtriebsdrehmoment; das vereinigte Kapazitätsniveau der Batterie oder Batterien; und die Temperaturen von ausgewählten Fahrzeugkomponenten. Die ECU stellt fest, was erforderlich ist, und betätigt dann die selektiv betriebenen Komponenten des Getriebes, oder die diesem zugeordneten Komponenten geeignet, um auf die Bedieneranforderung zu antworten.
Die Erfindung kann einfache oder zusammengesetzte Planetenradsätze verwenden. In einem einfachen Planetenradsatz ist ein einzelner Satz von Planetenrädern normal zur Drehung an einem Träger gelagert, der selbst drehbar ist.
Wenn in einem einfachen Planetenradsatz das Sonnenrad feststehend gehalten wird und Leistung auf das Hohlrad eines einfachen Planetenradsatzes aufgebracht wird, rotieren die Planetenräder in Ansprechen auf die auf das Hohlrad aufgebrachte Leistung und laufen somit in Umfangsrichtung um das festgelegte Sonnenrad um, um eine Drehung des Trägers in der gleichen Richtung wie die Richtung, in der das Hohlrad rotiert wird, zu bewirken.
Wenn irgendwelche zwei Elemente eines einfachen Planetenradsatzes in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl rotieren, wird das dritte Element gezwungen, mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung zu rotieren. Wenn beispielsweise das Sonnenrad und das Hohlrad in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl rotieren, rotieren die Planetenräder nicht um ihre eigenen Achsen, sondern wirken vielmehr als Keile, um die gesamte Einheit miteinander zu sperren und somit einen sogenannten direkten Antrieb zu bewirken. D. h. der Träger rotiert mit den Sonnen- und Hohlrädern.
Wenn jedoch die beiden Zahnradelemente in der gleichen Richtung aber mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, kann die Richtung, in der das dritte Zahnradelement rotiert, häufig einfach durch Sichtanalyse bestimmt werden, aber in vielen Situationen wird die Richtung nicht offensichtlich sein und kann nur durch die Kenntnis der Anzahl von Zähnen, die an allen Zahnradelementen des Planetenradsatzes vorhanden ist, genau bestimmt werden.
Jedes Mal dann, wenn der Träger daran gehindert wird, frei umzulaufen, und Leistung auf entweder das Sonnenrad oder das Hohlrad aufgebracht wird, wirken die Planetenradelemente als Zwischenräder. Auf diese Weise wird das angetriebene Element in der dem treibenden Element entgegengesetzten Richtung rotiert. In vielen Getriebeanordnungen wird somit, wenn der Rückwärtsfahrbereich ausgewählt ist, eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die als Bremse dient, über Reibung betätigt, um mit dem Träger in Eingriff zu gelangen und diesen dadurch an einer Drehung zu hindern, so dass Leistung, die auf das Sonnenrad aufgebracht wird, das Hohlrad in der entgegengesetzten Richtung drehen wird. Wenn somit das Hohlrad funktional mit den Antriebsrädern eines Fahrzeuges verbunden ist, ist eine solche Anordnung in der Lage, die Drehrichtung der Antriebsräder und dadurch die Richtung des Fahrzeugs selbst umzukehren.
Wenn in einem einfachen Satz von Planetenrädern irgendwelche zwei Drehzahlen des Sonnenrads, des Planetenträgers und des Hohlrads bekannt sind, dann kann die Drehzahl des dritten Elementes unter Anwendung einer einfachen Regel festgestellt werden. Die Drehzahl des Trägers ist immer proportional zu den Drehzahlen des Sonnenrads und des Hohlrads, gewichtet mit deren jeweiligen Zähnezahlen. Beispielsweise kann ein Hohlrad doppelt so viele Zähne wie das Sonnenrad in dem gleichen Satz aufweisen. Die Drehzahl des Trägers ist dann die Summe von zwei Dritteln der Drehzahl des Hohlrads und einem Drittel der Drehzahl des Sonnenrads. Wenn eines dieser drei Elemente in einer entgegengesetzten Richtung rotiert, ist das arithmetische Vorzeichen für die Drehzahl dieses Elements bei den mathematischen Berechnungen negativ.
Das Drehmoment an dem Sonnenrad, dem Träger und dem Hohlrad kann auch einfach miteinander in Beziehung gebracht werden, wenn dies ohne Berücksichtigung der Massen der Zahnräder, der Beschleunigung der Zahnräder oder der Reibung innerhalb des Zahnradsatzes vorgenommen wird, die alle einen relativ geringfügigen Einfluss in einem gut konstruierten Getriebe haben. Das Drehmoment, das auf das Sonnenrad eines einfachen Planetenradsatzes aufgebracht wird, muss das Drehmoment, das auf das Hohlrad aufgebracht wird, proportional zu der Zähnezahl an diesen Zahnrädern ausgleichen. Beispielsweise muss das Drehmoment, das auf ein Hohlrad mit doppelt so viel Zähnen wie an dem Sonnenrad in diesem Satz aufgebracht wird, das Doppelte von dem auf das Sonnenrad aufgebrachten betragen, und es muss in der gleichen Richtung aufgebracht werden. Das auf den Träger aufgebrachte Drehmoment muss die gleiche Größe und die entgegengesetzte Richtung zu der Summe aus dem Drehmoment an dem Sonnenrad und dem Drehmoment an dem Hohlrad haben.
In einem zusammengesetzten Planetenradsatz bewirkt die Benutzung von inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern einen Austausch der Rollen des Hohlrads und des Planetenträgers im Vergleich mit einem einfachen Planetenradsatz. Wenn beispielsweise das Sonnenrad feststehend gehalten wird, wird der Planetenträger in der gleichen Richtung wie das Hohlrad rotieren, aber der Planetenträger wird sich mit inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern schneller als das Hohlrad statt langsamer bewegen.
In einem zusammengesetzten Planetenradsatz, der kämmende innere und äußere Sätze von Planetenrädern aufweist, ist die Drehzahl des Hohlrads proportional zu den Drehzahlen des Sonnenrads und des Planetenträgers, gewichtet mit der Zähnezahl an dem Sonnenrad bzw. der Zähnezahl, die durch die Planetenräder gefüllt wird. Beispielsweise könnte die Differenz zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad, die durch die Planetenräder gefüllt wird, genauso viel Zähne sein, wie sich an dem Sonnenrad in dem gleichen Satz befinden. In dieser Situation wäre die Drehzahl des Hohlrads die Summe aus zwei Dritteln der Drehzahl des Trägers und einem Drittel der Drehzahl des Sonnenrads. Wenn das Sonnenrad oder der Planetenträger in einer entgegengesetzten Richtung rotiert, ist das arithmetische Vorzeichen für diese Drehzahl bei den mathematischen Berechnungen negativ.
Wenn das Sonnenrad feststehend gehalten wird, dann wird ein Träger mit inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern in der gleichen Richtung wie das rotierende Hohlrad dieses Satzes rotieren. Wenn andererseits das Sonnenrad feststehend gehalten wird und der Träger angetrieben wird, dann rollen Planetenräder in dem inneren Satz, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen, entlang des Sonnenrads oder laufen um dieses um, wobei sie sich in der gleichen Richtung drehen, in die der Träger rotiert. Planetenräder in dem äußeren Satz, die mit Planetenrädern in dem inneren Satz kämmen, werden sich in der entgegengesetzten Richtung drehen, wodurch ein kämmendes Hohlrad in die entgegengesetzte Richtung gezwungen wird, aber nur in Bezug auf die Planetenräder, mit denen das Hohlrad kämmend in Eingriff steht. Die Planetenräder in dem äußeren Satz werden in der Richtung des Trägers entlang transportiert. Die Wirkung der Drehung der Planetenräder in dem äußeren Satz auf ihren eigenen Achsen und die größere Wirkung der Orbitalbewegung der Planetenräder in dem äußeren Satz aufgrund der Bewegung des Trägers sind kombiniert, so dass das Hohlrad in der gleichen Richtung wie der Träger aber nicht so schnell wie der Träger rotiert.
Wenn der Träger in einem derartigen zusammengesetzten Planetenradsatz feststehend gehalten wird und das Sonnenrad gedreht wird, dann wird das Hohlrad mit weniger Drehzahl und in der gleichen Richtung wie das Sonnenrad rotieren. Wenn das Hohlrad eines einfachen Planetenradsatzes feststehend gehalten wird und das Sonnenrad gedreht wird, dann wird der Träger, der einen einzigen Satz von Planetenrädern lagert, mit weniger Drehzahl und in der gleichen Richtung wie das Sonnenrad rotieren. Somit kann man leicht den Austausch der Rollen zwischen dem Träger und dem Hohlrad im Vergleich mit der Verwendung eines einzigen Satzes von Planetenrädern in einem einfachen Planetenradsatz beobachten, der durch die Verwendung von inneren und äußeren Sätzen von Planetenrädern, die miteinander kämmen, hervorgerufen wird.
Die normale Wirkung eines elektrisch verstellbaren Getriebes ist, mechanische Leistung von dem Antrieb auf den Abtrieb zu übertragen. Als Teil dieser Übertragungswirkung wirkt einer von seinen beiden Motoren/Generatoren als Generator für elektrische Leistung. Der andere Motor/Generator wirkt als Motor und verwendet diese elektrische Leistung. Da die Drehzahl des Abtriebs von null bis auf eine hohe Drehzahl zunimmt, tauschen die beiden Motoren/Generatoren 80, 82 allmählich die Rollen von Generator und Motor, und können dies mehr als einmal vornehmen. Diese Austausche finden um mechanische Punkte herum statt, an denen im Wesentlichen die gesamte Leistung von dem Antrieb auf den Abtrieb mechanisch übertragen wird und keine wesentliche Leistung elektrisch übertragen wird.
In einem hybriden elektrisch verstellbaren Getriebesystem kann die Batterie 86 dem Getriebe auch Leistung zuführen, oder das Getriebe kann der Batterie Leistung zuführen. Wenn die Batterie dem Getriebe wesentlich elektrische Leistung zuführt, wie etwa zur Fahrzeugbeschleunigung, dann können beide Motoren/Generatoren als Motoren wirken. Wenn das Getriebe der Batterie elektrische Leistung zuführt, wie etwa für ein regeneratives Bremsen, können beide Motoren/Generatoren als Generatoren wirken. Sehr nahe bei den mechanischen Arbeitspunkten können beide Motoren/Generatoren auch als Generatoren mit kleinen elektrischen Ausgangsleistungen wegen der elektrischen Verluste in dem System wirken.
Im Gegensatz zu der normalen Wirkung des Getriebes kann das Getriebe tatsächlich verwendet werden, um mechanische Leistung von dem Abtrieb auf den Antrieb zu übertragen. Dies kann in einem Fahrzeug vorgenommen werden, um die Fahrzeugbremsen zu unterstützen und das regenerative Bremsen des Fahrzeugs zu verbessern oder zu unterstützen, insbesondere auf langen Gefällen. Wenn der Leistungsfluss durch das Getriebe auf diese Weise umgekehrt wird, dann werden die Rollen der Motoren/Generatoren von jenen bei normaler Wirkung umgekehrt.
Spezifische Betriebserwägungen
Jede der hierin beschriebenen Ausführungsformen weist fünfzehn oder sechzehn Funktionsanforderungen auf (die den 15 oder 16 Zeilen jeder in den Figuren gezeigten Tabelle für Betriebsmodi entsprechen), die zu fünf Betriebsmodi gruppiert werden können. Diese fünf Betriebsmodi werden nachstehend beschrieben.
Der erste Betriebsmodus ist der Batterie-Rückwärtsmodus, der der ersten Zeile (BATT RW) jeder Tabelle für Betriebsmodi, wie etwa jener von 1b, entspricht. In diesem Modus ist die Maschine aus und das Getriebeelement, das mit der Maschine verbunden ist, wird nicht von dem Maschinendrehmoment gesteuert, obwohl es ein gewisses Restdrehmoment aufgrund der Rotationsträgheit der Maschine geben kann. Das EVT wird von einem der Motoren/Generatoren unter Verwendung von Energie von der Batterie angetrieben, was bewirkt, dass sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Abhängig von der kinematischen Konfiguration kann der andere Motor/Generator in diesem Modus rotieren oder nicht rotieren und kann Drehmoment übertragen oder nicht übertragen. Wenn er rotiert, wird er dazu verwendet, Energie zu erzeugen, die in der Batterie gespeichert wird. In der Ausführungsform von 1b sind in dem Batterie-Rückwärtsmodus beispielsweise die Kupplung 54 und die Bremse 57 eingerückt, der Motor 80 weist ein Drehmoment von –1,00 Drehmomenteinheiten auf, der Motor/Generator 82 wird gebremst, und es wird ein Drehmomentverhältnis von –3,00 erreicht. In jeder Tabelle für Betriebsmodi gibt ein (M) neben einem Drehmomentwert in den Motor/Generator-Spalten 80 und 82 an, dass der Motor/Generator als Motor wirkt, und das Fehlen eines (M) gibt an, dass der Motor/Generator als Generator wirkt. Ein X in diesen Spalten veranschaulicht, dass der jeweilige Motor gebremst wird, wie etwa durch die Bremsen 55 oder 57.
Der zweite Betriebsmodus ist der EVT Rückwärtsmodus (oder der mechanische Rückwärtsmodus), der der zweiten Zeile (EVT RW) jeder Tabelle für Betriebsmodi, wie etwa jener in 1b, entspricht. In diesem Modus wird das EVT von der Maschine und von einem der Motoren/Generatoren angetrieben. Der andere Motor/Generator arbeitet im Generatormodus und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem antreibenden Motor. Der Nettoeffekt ist, dass das Fahrzeug rückwärts angetrieben wird. Nach 1b sind beispielsweise in dem EVT Rückwärtsmodus die Kupplungen 50 und 52 eingerückt, der Generator 80 weist ein Drehmoment von –6,55 Drehmomenteinheiten auf, der Motor 82 weist ein Drehmoment von –2,78 Drehmomenteinheiten auf und es wird ein Abtriebsdrehmoment von –8,33 Drehmomenteinheiten erreicht, das einem Maschinendrehmoment von 1 Drehmomenteinheit entspricht.
Der dritte Betriebsmodus umfasst die Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (auch bezeichnet als Drehmomentwandler-Rückwärts- und -Vorwärtsmodi), die der dritten und vierten Zeile (DW RW und DW VW) jeder Tabelle für Betriebsmodi, wie etwa jener von 1b, entsprechen. In diesem Modus wird das EVT von der Maschine und von einem der Motoren/Generatoren angetrieben. Ein auswählbarer Bruchteil der Energie, die in der Generatoreinheit erzeugt wird, wird in der Batterie gespeichert, wobei die verbleibende Energie auf den Motor übertragen wird. In 1 beträgt dieser Bruchteil etwa 99%. Das Verhältnis von Getriebeabtriebsdrehzahl zu Maschinendrehzahl (Getriebedrehzahlverhältnis) beträgt etwa +/–0,001 (das positive Vorzeichen gibt an, dass das Fahrzeug vorwärts kriecht, und das negative Vorzeichen gibt an, dass das Fahrzeug rückwärts kriecht). Nach 1b sind in den Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi die Kupplungen 50 und 52 eingerückt. In dem DW Rückwärtsmodus wirkt der Motor/Generator 80 als Generator mit 5,67 Drehmomenteinheiten, der Motor/Generator 82 wirkt als Motor mit –2,33 Drehmomenteinheiten, und es wird ein Drehmomentverhältnis von –7,00 erreicht. In dem Modus DW Vorwärts wirkt der Motor/Generator 80 als Motor mit 2,13 Drehmomenteinheiten, der Motor/Generator 82 wirkt als Generator mit 1,56 Drehmomenteinheiten, und es wird ein Drehmomentverhältnis von 4,69 erreicht.
Der vierte Betriebsmodus ist ein Modus mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich, der die Arbeitspunkte Bereich 1.1, Bereich 1.2, Bereich 1.3, Bereich 1.4, Bereich 2.1, Bereich 3.1, Bereich 3.2 und Bereich 3.3 umfasst, die den Zeilen 5–12 jeder Arbeitspunkttabelle, wie etwa jener von 1 b, entsprechen. In diesem Modus wird das EVT von der Maschine sowie von einem der Motoren/Generatoren, der als Motor arbeitet, angetrieben. Der andere Motor/Generator arbeitet als Generator und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem Motor. Die Arbeitspunkte, die durch Bereich 1.1, 1.2, ... usw. dargestellt sind, sind diskrete Punkte in dem Kontinuum von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, die von dem EVT bereitgestellt werden. Beispielsweise wird in 1B bei eingerückten Kupplungen 50 und 52 und in Position A eingestellter Klauenkupplung 92 ein Bereich von Drehmomentverhältnissen von 4,69 bis 1,86 erreicht, es wird bei eingerückten Kupplungen 52 und 54 und in Position A eingestellter Klauenkupplung 92 ein Verhältnis von 1,36 erreicht, und es wird bei eingerückten Kupplungen 52, 54 und in Position B eingestellter Klauenkupplung 92 ein Bereich von Verhältnissen von 1,00 bis 0,54 erreicht.
Der fünfte Betriebsmodus umfasst die Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3 und F4), die Zeilen 13–16 der Tabelle für Betriebsmodi, wie der von 1b, entsprechen. In diesem Modus arbeitet das Getriebe wie ein herkömmliches Automatikgetriebe, wobei drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt sind, um ein diskretes Getriebeübersetzungsverhältnis zu schaffen. Die Kuppeltabelle, die jede Figur begleitet, zeigt nur 4 Vorwärtsgänge mit festem Verhältnis, aber es können zusätzliche feste Verhältnisse verfügbar sein. Nach 1b sind in dem festen Verhältnis F1 die Kupplungen 50, 54 und die Bremse 57 eingerückt, um eine festes Drehmomentverhältnis von 3,00 zu erreichen. Dementsprechend gibt jedes X in der Spalte von Motor/Generator 80 oder 82 in 1b an, dass jeweils die Bremse 55 oder 57 eingerückt ist und der Motor/Generator nicht rotiert. In dem festen Verhältnis F2 sind die Kupplung 52 und die Bremsen 55, 57, eingerückt, um ein festes Verhältnis von 1,50 zu erreichen. In dem festen Verhältnis F3 sind die Kupplungen 50, 52 und 54 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 1,00 zu erreichen. In dem festen Verhältnis F4 sind die Kupplungen 52, 54 und die Bremse 55 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 0,75 zu erreichen.
Das Getriebe 14 ist in der Lage, in einem sogenannten Doppelmodus oder Dreifachmodus zu arbeiten. Im Doppelmodus wird die Klauenkupplung dazu verwendet, bei irgendeinem Zwischendrehzahlverhältnis (z. B. Bereich 2.1 in 2) Modi umzuschalten. Im Dreifachmodus werden die eingerückten Drehmomentübertragungseinrichtungen umgeschaltet, um von dem ersten Modus in den zweiten (z. B. Bereich 2.1 in 1) zu gehen, und die Klauenkupplung wird dazu verwendet, von dem zweiten in den dritten Modus (z. B. Bereich 3.1 in 1) umzuschalten. Abhängig von der mechanischen Konfiguration hat diese Änderung in der Einrückung der Drehmomentübertragungseinrichtung Vorteile bei der Verringerung der Elementdrehzahlen in dem Getriebe.
Bei manchen Konstruktionen ist es möglich, die Schlupfdrehzahlen der Kupplungselemente derart zu synchronisieren, dass Schaltvorgänge mit minimaler Drehmomentstörung (sogenannte kalte Schaltvorgänge) erreichbar sind. Dies ermöglicht auch eine bessere Steuerung bei Schaltvorgängen mit doppelten Übergängen (zwei herankommende Kupplungen und zwei weggehende Kupplungen).
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 1b gezeigt. 1b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 1b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30. Das Schaubild von 1b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 2,00, das Stufenverhältnis zwischen dem zweiten und dritten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis beträgt 1,50, das Stufenverhältnis zwischen dem dritten und vierten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis beträgt 1,33 und die Verhältnisspreizung beträgt 4,00.
BESCHREIBUNG EINER ZWEITEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 2a ist ein Antriebsstrang 110 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet ist. Das Getriebe 114 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen.
In der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 12 auch eine Maschine für fossilen Brennstoff sein, wie etwa ein Dieselmotor, der einfach angepasst ist, um seine verfügbare Ausgangsleistung typischerweise mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) abzugeben. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 14 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 114 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 114 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 114 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 120 und 130. Der Planetenradsatz 120 wendet ein äußeres Zahnradelement 124 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 124 umgibt ein inneres Zahnradelement 122, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 126 lagert drehbar mehrere Planetenräder 127, so dass jedes Planetenrad 127 kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 124 als auch dem inneren Sonnenrad 122 des ersten Planetenradsatzes 120 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 130 weist auch ein äußeres Zahnradelement 134 auf, das häufig auch als das Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 132 umgibt, das auch häufig als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenräder 137 sind auch drehbar in einem Träger 136 montiert, so dass jedes Planetenrad 137 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 134 als auch dem inneren Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130 in Eingriff steht.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist mit dem Träger 136 des Planetenradsatzes 130 verbunden. Ein Verbindungselement 170 verbindet den Träger 126 des Planetenradsatzes 120 ständig mit dem Hohlrad 134 des Planetenradsatzes 130.
Das Getriebe 114 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 180 bzw. 182. Der Stator des ersten Motors/Generators 180 ist an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 180 ist selektiv mit dem Träger 136 des Planetenradsatzes 130 oder dem Sonnenrad 122 des Planetenradsatzes 120 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 192, verbindbar. Die Klauenkupplung 192 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des ersten Motors/Generators 180 ist mit der Klauenkupplung 192 durch eine versetzte Zahnradanordnung 194 verbunden.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 182 ist auch an dem Getriebegehäuse 160 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 182 ist an dem Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130 befestigt.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 150, verbindet den Träger 126 des Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 152, verbindet das Sonnenrad 122 des Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 154, verbindet das Hohlrad 124 des Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem Träger 136 des Planetenradsatzes 130. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 155, ist parallel zu dem Motor/Generator 180 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 157, ist parallel zu dem Motor/Generator 182 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 150, 152, 154, 155, 157 und die Klauenkupplung 192 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Hybridgetriebes 114 zu helfen.
Kehren wir nun zu der Beschreibung der Leistungsquellen zurück, ist aus der vorstehenden Beschreibung und mit besonderem Bezug auf 2a ersichtlich, dass das Getriebe 114 selektiv Leistung von der Maschine 12 aufnimmt. Das Hybridgetriebe tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 186 aus, die funktional mit einem Controller 188 verbunden ist. Die elektrische Leistungsquelle 186 kann eine oder mehrere Batterien sein. Andere elektrische Leistungsquellen, wie Brennstoffzellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung bereitzustellen oder zu speichern und abzugeben, können anstelle von Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern.
Wie es zuvor beschrieben wurde, weist jede Ausführungsform vierzehn bis sechzehn Funktionsanforderungen auf (die den 14 bis 16 Zeilen jeder in den Figuren gezeigten Tabelle für Betriebsmodi entsprechen), die in fünf Betriebsmodi gruppiert sein können. Der erste Betriebsmodus ist der Batterie-Rückwärtsmodus, der der ersten Zeile (BATT RW) der Tabelle für Betriebsmodi von 2b entspricht. In diesem Modus ist die Maschine aus und das Getriebeelement, das mit der Maschine verbunden ist, kann effektiv freilaufen, wobei es dem Trägheitsmoment der Maschine ausgesetzt ist. Das EVT wird von einem der Motoren/Generatoren unter Verwendung von Energie von der Batterie angetrieben, was bewirkt, dass sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Der andere Motor/Generator kann in diesem Modus rotieren oder nicht rotieren. Wie es in 2b gezeigt ist, sind beispielsweise in diesem Modus die Kupplung 154 und die Bremse 157 eingerückt, der Motor 180 weist ein Drehmoment von –1,00 Drehmomenteinheiten auf, der Motor/Generator 182 wird gebremst, und es wird ein Abtriebsdrehmoment von –3,00 Drehmomenteinheiten erreicht.
Der zweite Betriebsmodus ist der EVT Rückwärtsmodus (oder der mechanische Rückwärtsmodus), der der zweiten Zeile (EVT RW) der Tabelle für Betriebsmodi von 2b entspricht. In diesem Modus wird das EVT von der Maschine und von einem der Motoren/Generatoren angetrieben. Der andere Motor/Generator arbeitet im Generatormodus und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem antreibenden Motor. Der Nettoeffekt ist, dass das Fahrzeug rückwärts angetrieben wird. In diesem Modus sind die Kupplungen 150 und 152 eingerückt, der Generator 180 weist ein Drehmoment von –6,55 Drehmomenteinheiten auf, der Motor 182 weist ein Drehmoment von –2,78 Drehmomenteinheiten auf, und es wird ein Abtriebsdrehmoment von –8,33 Drehmomenteinheiten erreicht, das einem Antriebsdrehmoment von 1 Drehmomenteinheit entspricht.
Der dritte Betriebsmodus umfasst die Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi, die der dritten und vierten Zeile (DW RW und DW VW) jeder Tabelle für Betriebsmodi, wie etwa jener von 2b, entsprechen. In diesem Modus wird das EVT von der Maschine und von einem der Motoren/Generatoren angetrieben. Ein auswählbarer Bruchteil der Energie, die in der Generatoreinheit erzeugt wird, wird in der Batterie gespeichert, wobei die verbleibende Energie auf den Motor übertragen wird. In diesem Modus sind die Kupplungen 150 und 152 eingerückt und der Motor/Generator 180 wirkt als Generator mit 5,67 Drehmomenteinheiten, der Motor/Generator 182 wirkt als Generator mit –2,33 Drehmomenteinheiten, und es wird ein Drehmomentverhältnis von –7,00 erreicht. In DW Vorwärts wirkt der Motor/Generator 180 als Motor mit 2,13 Drehmomenteinheiten, der Motor/Generator 182 wirkt als Generator mit 1,56 Drehmomenteinheiten, und es wird ein Drehmomentverhältnis von 4,69 erreicht. Für diese Drehmomentverhältnisse werden ungefähr 99% der Generatorenergie in der Batterie gespeichert.
Der vierte Betriebsmodus umfasst die Modi Bereich 1.1, Bereich 1.2, Bereich 1.3, Bereich 1.4, Bereich 1.5, Bereich 2.1, Bereich 2.2 und Bereich 2.3, die den Zeilen 5–12 der Tabelle für Betriebsmodi von 2b entsprechen. In diesem Modus wird das EVT von dem Motor sowie von einem der Motoren/Generatoren, der als Motor arbeitet, angetrieben. Der andere Motor/Generator arbeitet als Generator und überträgt 100% der erzeugten Energie zurück zu dem Motor. Die Arbeitspunkte, die durch Bereich 1.1, 1.2, ... usw. dargestellt sind, sind diskrete Punkte in dem Kontinuum von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, die von dem EVT bereitgestellt werden. Beispielsweise wird in 2b bei eingerückten Kupplungen 150, 152 und in Position A eingestellter Klauenkupplung 192 ein Bereich von Verhältnissen von 4,69 bis 1,36 erreicht, und es wird bei eingerückten Kupplungen 150 und 152 und in Position B eingestellter Klauenkupplung 192 ein Bereich von Verhältnissen von 1,00 bis 0,54 erreicht.
Der fünfte Betriebsmodus umfasst die Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3 und F4), die Zeilen 13–16 der Tabelle für Betriebsmodi von 2bentsprechen. In diesem Modus arbeitet das Getriebe wie ein herkömmliches Automatikgetriebe, wobei drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt sind, um ein diskretes Getriebeübersetzungsverhältnis zu schaffen. In dem festen Verhältnis F1 sind die Kupplungen 150, 154 und die Bremse 157 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 3,00 zu erreichen. In dem festen Verhältnis F2 sind die Kupplung 152 und die Bremsen 155, 157 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 1,50 zu erreichen. In dem festen Verhältnis F3 sind die Kupplungen 150, 152 und 154 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 1,00 zu erreichen. In dem festen Verhältnis F4 sind die Kupplungen 152, 154 und die Bremse 155 eingerückt, um ein festes Verhältnis von 0,75 zu erreichen.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 2b gezeigt. 2b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 2b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 120; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 130. Das Schaubild von 2b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 2,00, das Stufenverhältnis zwischen dem zweiten und dritten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis beträgt 1,50 und das Stufenverhältnis zwischen dem dritten und vierten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis beträgt 1,33, und die Verhältnisspreizung beträgt 4,00.
BESCHREIBUNG EINER DRITTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 3a ist ein Antriebsstrang 210 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 214 bezeichnet ist. Das Getriebe 214 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen. Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 214 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes 214 eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 214 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 214 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 214 benutzt zwei Differenzialzahnradsätze, vorzugsweise in der Natur von Planetenradsätzen 220 und 230. Der Planetenradsatz 220 wendet ein äußeres Zahnradelement 224 an, das typischerweise als das Hohlrad bezeichnet wird. Das Hohlrad 224 umgibt ein inneres Zahnradelement 222, das typischerweise als das Sonnenrad bezeichnet wird. Ein Träger 226 lagert drehbar mehrere Planetenräder 227, so dass jedes Planetenrad 227 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 224 als auch dem inneren Sonnenrad 222 des ersten Planetenradsatzes 220 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 230 weist auch ein äußeres Hohlrad 234 auf, das ein inneres Sonnenrad 232 umgibt. Mehrere Planetenräder 237 sind auch drehbar in einem Träger 236 montiert, so dass jedes Planetenrad 237 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 234 als auch dem inneren Sonnenrad 232 des Planetenradsatzes 230 in Eingriff steht.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist mit dem Träger 236 verbunden. Ein Verbindungselement 270 verbindet das Sonnenrad 222 ständig mit dem Sonnenrad 232.
Das Getriebe 214 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 280 bzw. 282. Der Stator des ersten Motors/Generators 280 ist an dem Getriebegehäuse 260 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 280 ist an dem Sonnenrad 222 befestigt.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 282 ist auch an dem Getriebegehäuse 260 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 282 ist selektiv mit dem Träger 236 oder dem Hohlrad 234 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 292, verbindbar. Die Klauenkupplung 292 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des ersten Motors/Generators 282 ist mit der Klauenkupplung 292 durch eine versetzte Zahnradanordnung 294 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 250, verbindet den Träger 226 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 252, verbindet das Sonnenrad 222 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 254, verbindet das Hohlrad 224 selektiv mit dem Träger 236. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 255, ist parallel zu dem Motor/Generator 280 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 257, ist parallel zu dem Motor/Generator 282 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 250, 252, 254, 255, 257 und die Klauenkupplung 292 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Hybridgetriebes 214 zu helfen.
Das Hybridgetriebe 214 nimmt Leistung von der Maschine 12 und auch von einer elektrischen Leistungsquelle 286 auf, die funktional mit einem Controller 288 verbunden ist.
Die Tabelle für Betriebsmodi von 3b veranschaulicht die Kupplungseinrückungen, die Motor/Generator-Bedingungen und die Abtrieb/Antrieb-Verhältnisse für die fünf Betriebsmodi des Getriebes 214. Diese Modi umfassen den Batterie-Rückwärtsmodus (BATT RW), den EVT Rückwärtsmodus (EVT RW), Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (DW RW und DW VW), Modi Bereich 1.1, 1.2, 1.3, ... und Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3, F4), wie es zuvor beschrieben wurde.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis von 3b gezeigt. 3b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 3b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 220; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 230. Das Schaubild von 3b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 2,11, und die Verhältnisspreizung beträgt 5,70.
BESCHREIBUNG EINER VIERTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 4a ist ein Antriebsstrang 310 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 314 bezeichnet ist. Das Getriebe 314 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen.
Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 314 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 314 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 314 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 314 benutzt zwei Planetenradsätze 320 und 330. Der Planetenradsatz 320 wendet ein äußeres Hohlrad 324 an, das ein inneres Sonnenrad 322 umgibt. Ein Träger 326 lagert drehbar mehrere Planetenräder 327, so dass jedes Planetenrad 327 kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 324 als auch dem inneren Sonnenrad 322 des ersten Planetenradsatzes 320 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 330 weist auch ein äußeres Hohlrad 334 auf, das ein inneres Sonnenrad 332 umgibt. Mehrere Planetenräder 337 sind auch drehbar in einem Träger 336 montiert, so dass jedes Planetenrad 337 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 334 als auch dem inneren Sonnenrad 332 des Planetenradsatzes 330 in Eingriff steht.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist mit dem Träger 326 verbunden. Ein Verbindungselement 370 verbindet das Hohlrad 324 ständig mit dem Sonnenrad 332.
Das Getriebe 314 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 380 bzw. 382. Der Stator des ersten Motors/Generators 380 ist an dem Getriebegehäuse 360 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 380 ist an dem Sonnenrad 322 befestigt.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 382 ist auch an dem Getriebegehäuse 360 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 382 ist selektiv mit dem Hohlrad 334 oder dem Träger 326 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 392, verbindbar. Die Klauenkupplung 392 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des ersten Motors/Generators 380 ist mit der Klauenkupplung 392 durch eine versetzte Zahnradanordnung 394 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 350, verbindet das Sonnenrad 332 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 352, verbindet den Träger 336 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 354, verbindet den Träger 326 selektiv mit dem Träger 336. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 355, ist parallel zu dem Motor/Generator 380 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 357, ist parallel zu dem Motor/Generator 382 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 350, 352, 354, 355, 357 und die Klauenkupplung 392 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Getriebes 314 zu helfen.
Das Hybridgetriebe 314 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 386 aus, die funktional mit einem Controller 388 verbunden ist.
Die Tabelle für Betriebsmodi von 4b veranschaulicht die Kupplungseinrückungen, die Motor/Generator-Bedingungen und die Abtrieb/Antrieb-Verhältnisse für die fünf Betriebsmodi des Getriebes 314. Diese Modi umfassen den Batterie-Rückwärtsmodus (BATT RW), den EVT Rückwärtsmodus (EVT RW), Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (DW RW und DW VW), Modi mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich (Bereich 1.1, 1.2, 1.3, ...) und Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3, F4), wie es zuvor beschrieben wurde.
Wie oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 4b gezeigt. 4b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 4b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 320; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 330. Das Schaubild von. 4b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 1,87, und die Verhältnisspreizung beträgt 5,19.
BESCHREIBUNG EINER FÜNFTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 5a ist ein Antriebsstrang 410 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 414 bezeichnet ist. Das Getriebe 414 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen.
Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 414 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 414 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 414 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 414 benutzt zwei Planetenradsätze 420 und 430. Der Planetenradsatz 420 wendet ein äußeres Hohlrad 424 an, das ein inneres Sonnenrad 422 umgibt. Ein Träger 426 lagert drehbar mehrere Planetenräder 427, so dass jedes Planetenrad 427 kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 424 als auch dem inneren Sonnenrad 422 des ersten Planetenradsatzes 420 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 430 weist auch ein äußeres Hohlrad 434 auf, das ein inneres Sonnenrad 432 umgibt. Mehrere Planetenräder 437 sind auch drehbar in einem Träger 436 montiert, so dass jedes Planetenrad 437 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 434 als auch dem inneren Sonnenrad 432 des Planetenradsatzes 430 in Eingriff steht.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist ständig mit dem Träger 426 verbunden. Ein Verbindungselement 470 verbindet das Sonnenrad 432 ständig mit dem Getriebegehäuse 460.
Das Getriebe 414 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 480 bzw. 482. Der Stator des ersten Motors/Generators 480 ist an dem Getriebegehäuse 460 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 480 ist an dem Sonnenrad 422 befestigt.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 482 ist auch an dem Getriebegehäuse 460 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 482 ist selektiv mit dem Hohlrad 424 oder dem Träger 426 des Planetenradsatzes 420 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 492, verbindbar. Die Klauenkupplung 492 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 482 ist mit der Klauenkupplung 492 durch eine versetzte Zahnradanordnung 494 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 450, verbindet das Hohlrad 424 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 452, verbindet den Träger 436 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 454, verbindet das Sonnenrad 422 selektiv mit dem Hohlrad 434. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 455, ist parallel zu dem Motor/Generator 480 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 457, ist parallel zu dem Motor/Generator 482 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 450, 452, 454, 455, 457 und die Klauenkupplung 492 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Getriebes 414 zu helfen. Das Hybridgetriebe 414 nimmt Leistung von der Maschine 12 und auch von einer elektrischen Leistungsquelle 486 auf, die funktional mit einem Controller 488 verbunden ist.
Die Tabelle für Betriebsmodi von 5b veranschaulicht die Kupplungseinrückungen, die Motor/Generator-Bedingungen und die Abtrieb/Antrieb-Verhältnisse für die fünf Betriebsmodi des Getriebes 414. Diese Modi umfassen den Batterie-Rückwärtsmodus (BATT RW), den EVT Rückwärtsmodus (EVT RW), Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (DW RW und DW VW), Modi mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich (Bereich 1.1, 1.2, 1.3, ...) und Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3), wie es zuvor beschrieben wurde.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 5b gezeigt. 5b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 5b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 420; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 430. Das Schaubild von 5b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 1,95, und die Verhältnisspreizung beträgt 2,95.
BESCHREIBUNG EINER SECHSTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 6a ist ein Antriebsstrang 510 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 514 bezeichnet ist. Das Getriebe 514 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen.
Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 514 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 514 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 514 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 514 benutzt zwei Planetenradsätze 520 und 530. Der Planetenradsatz 520 wendet ein Sonnenrad 522 an. Mehrere Planetenräder 527 sind drehbar in einem Träger 526 montiert, so dass jedes Planetenrad 527 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 524 als auch dem inneren Sonnenrad 522 des Planetenradsatzes 520 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 530 weist ein äußeres Hohlrad 534 auf, das ein inneres Sonnenrad 532 umgibt. Ein Träger 536 lagert drehbar mehrere Planetenräder 537, 538. Die Planetenräder 538 stehen kämmend mit dem Sonnenrad 532 in Eingriff. Die Planetenräder 537 stehen kämmend mit sowohl dem Hohlrad 534 als auch den jeweiligen Planetenrädern 538 in Eingriff.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist ständig mit dem Träger 526 verbunden. Ein Verbindungselement 570 verbindet das Sonnenrad 532 ständig mit dem Getriebegehäuse 560.
Das Getriebe 514 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 580 bzw. 582. Der Stator des ersten Motors/Generators 580 ist an dem Getriebegehäuse 560 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 580 ist an dem Sonnenrad 522 befestigt.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 582 ist auch an dem Getriebegehäuse 560 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 582 ist selektiv mit dem Hohlrad 524 oder dem Träger 526 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 592, verbindbar. Die Klauenkupplung 592 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 582 ist mit der Klauenkupplung 592 durch eine versetzte Zahnradanordnung 594 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 550, verbindet das Hohlrad 524 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 552, verbindet das Hohlrad 534 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung 554, verbindet das Sonnenrad 522 selektiv mit dem Träger 536. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 555, ist parallel zu dem Motor/Generator 580 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 557, ist parallel zu dem Motor/Generator 582 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 550, 552, 554, 555, 557 und die Klauenkupplung 592 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Hybridgetriebes 514 zu helfen.
Das Hybridgetriebe 514 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 586 aus, die funktional mit einem Controller 588 verbunden ist.
Die Tabelle für Betriebsmodi von 6b veranschaulicht die Kupplungseinrückungen, die Motor/Generator-Bedingungen und die Abtrieb/Antrieb-Verhältnisse für die fünf Betriebsmodi des Getriebes 514. Diese Modi umfassen den Batterie-Rückwärtsmodus (BATT RW), den EVT Rückwärtsmodus (EVT RW), Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (DW RW und DW VW), Modi mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich (Bereich 1.1, 1.2, 1.3, ...) und Modi mit festem Verhältnis (F1, F2, F3), wie es zuvor beschrieben wurde.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 6b gezeigt. 6b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 6b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 520; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 530. Das Schaubild von 4b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 1,95, und die Verhältnisspreizung beträgt 2,95.
BESCHREIBUNG EINER SIEBTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 7a ist ein Antriebsstrang 610 gezeigt, der eine Maschine 12 umfasst, die mit einer bevorzugten Ausführungsform des verbesserten elektrisch verstellbaren Getriebes verbunden ist, das allgemein mit dem Bezugszeichen 614 bezeichnet ist. Das Getriebe 614 ist konstruiert, um mindestens einen Teil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 aufzunehmen.
Wie es gezeigt ist, weist die Maschine 12 eine Abtriebswelle auf, die als das Antriebselement 17 des Getriebes 614 dient. Es kann auch ein Dämpfer für transientes Drehmoment (der nicht gezeigt ist) zwischen der Maschine 12 und dem Antriebselement 17 des Getriebes eingesetzt werden.
Ungeachtet des Mittels, durch das die Maschine 12 mit dem Getriebeantriebselement 17 verbunden ist, ist das Getriebeantriebselement 17 funktional mit einem Planetenradsatz in dem Getriebe 614 verbunden. Ein Abtriebselement 19 des Getriebes 614 ist mit einem Achsantrieb 16 verbunden.
Das Getriebe 614 benutzt zwei Planetenradsätze 620 und 630. Der Planetenradsatz 620 wendet ein äußeres Hohlrad 624 an, das ein inneres Sonnenrad 622 umgibt. Ein Träger 626 lagert drehbar mehrere Planetenräder 627, so dass jedes Planetenrad 627 kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 624 als auch dem inneren Sonnenrad 622 des ersten Planetenradsatzes 620 in Eingriff steht.
Der Planetenradsatz 630 weist auch ein äußeres Hohlrad 634 auf, das ein inneres Sonnenrad 632 umgibt. Mehrere Planetenräder 637 sind auch drehbar in einem Träger 636 montiert, so dass jedes Planetenrad 637 gleichzeitig und kämmend mit sowohl dem äußeren Hohlrad 634 als auch dem inneren Sonnenrad 632 des Planetenradsatzes 630 in Eingriff steht.
Das Getriebeabtriebselement 19 ist mit dem Träger 626 verbunden. Ein Verbindungselement 670 verbindet das Sonnenrad 632 ständig mit dem Getriebegehäuse 670.
Das Getriebe 614 umfasst auch einen ersten und zweiten Motor/Generator 680 bzw. 682. Der Stator des ersten Motors/Generators 680 ist an dem Getriebegehäuse 660 befestigt. Der Rotor des ersten Motors/Generators 680 ist an dem Hohlrad 624 befestigt.
Der Stator des zweiten Motors/Generators 682 ist auch an dem Getriebegehäuse 660 befestigt. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 682 ist selektiv mit dem Träger 636 oder dem Träger 626 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung 692, verbindbar. Die Klauenkupplung 692 wird gesteuert, um zwischen Positionen A und B abzuwechseln. Der Rotor des zweiten Motors/Generators 682 ist mit der Klauenkupplung 692 durch eine versetzte Zahnradanordnung 694 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 650, verbindet das Sonnenrad 622 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Antriebskupplung 652, verbindet den Träger 636 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 654, verbindet das Sonnenrad 622 selektiv mit dem Hohlrad 634. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 655, ist parallel zu dem Motor/Generator 680 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Bremse 657, ist parallel zu dem Motor/Generator 682 geschaltet, um dessen Rotation selektiv zu bremsen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung 650, 652, 654, 655, 657 und die Klauenkupplung 692 werden angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsmodi des Getriebes 614 zu helfen.
Das Hybridgetriebe 614 nimmt Leistung von der Maschine 12 auf und tauscht auch Leistung mit einer elektrischen Leistungsquelle 686 aus, die funktional mit einem Controller 688 verbunden ist.
Die Tabelle für Betriebsmodi von 7b veranschaulicht die Kupplungseinrückungen, die Motor/Generator-Bedingungen und die Abtrieb/Antrieb-Verhältnisse für die fünf Betriebsmodi des Getriebes 614. Diese Modi umfassen den Batterie-Rückwärtsmodus (BATT RW), den EVT Rückwärtsmodus (EVT RW), Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi (DW RW und DW VW), Modi mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich (Bereich 1.1, 1.2, 1.3, ...) und Modi mit festem Verhältnis (F1, F2), wie es zuvor beschrieben wurde.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in der Tabelle für Betriebsmodi und der Tabelle für Modi mit festem Verhältnis der 7b gezeigt. 7b liefert auch ein Beispiel von Drehmomentverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 7b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/N_S1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 620; und der N_R2/N_S2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 630. Das Schaubild von 7b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten festen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 1,54.
In den Ansprüchen bezieht sich der Wortlaut ständig verbunden oder verbindet ständig auf eine direkte Verbindung oder eine proportional übersetzte Verbindung, wie etwa eine Zahnradanordnung an einer versetzten Achse. Auch kann das feststehende Element oder Masse das Getriebegehäuse (Kasten) oder irgendeine andere nicht rotierende Komponente oder Komponenten umfassen. Auch wenn gesagt wird, dass ein Drehmomentübertragungsmechanismus etwas mit einem Element eines Zahnradsatzes verbindet, kann er auch mit einem Verbindungselement verbunden sein, das es mit diesem Element verbindet.

Claims

Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement zur Aufnahme von Leistung von einer Maschine; ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; wobei das Antriebselement nicht ständig mit irgendeinem Element der Zahnradsätze verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit einem Element der Zahnradsätze verbunden ist; ein Verbindungselement, das das erste Element des ersten Zahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes oder mit einem feststehenden Element verbindet; wobei der erste Motor/Generator ständig mit einem Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Motor/Generator selektiv mit entweder einem Element des ersten Zahnradsatzes oder einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; und dass das elektrisch verstellbares Getriebe ferner umfasst: eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die ein Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet, wobei dieses Element verschieden ist von dem einen, das durch die erste Drehmomentübertragungseinrichtung verbunden ist; eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, die ein Element des ersten Zahnradsatzes selektiv mit einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbindet; eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, die parallel zu einem von dem ersten und zweiten Motor/Generator geschaltet ist, um dessen Rotation selektiv zu verhindern; eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, die parallel zu dem anderen der Motoren/Generatoren geschaltet ist, um dessen Rotation selektiv zu verhindern; wobei die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar sind, um ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlverhältnissen und bis zu vier festen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen bereitzustellen.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Differenzialzahnradsatz Planetenradsätze sind.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei Träger von jedem der Planetenradsätze Einzelplanetenträger sind.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Träger der Planetenradsätze ein Doppelplanetenträger ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung und der erste und zweite Motor/Generator betreibbar sind, um in dem elektrisch verstellbaren Getriebe fünf Betriebsmodi bereitzustellen, die einen Batterie-Rückwärtsmodus, einen EVT Rückwärtsmodus, Rückwärts- und Vorwärtsanfahrmodi, einen Modus mit stufenlos verstellbarem Getriebebereich und einen Modus mit festem Verhältnis umfassen.
Elektrisch verstellbares Getriebe, umfassend: ein Antriebselement zur Aufnahme von Leistung von einer Maschine; ein Abtriebselement; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Differenzialzahnradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; wobei das Antriebselement nicht ständig mit irgendeinem Element der Zahnradsätze verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit einem Element der Zahnradsätze verbunden ist; ein Verbindungselement, das das erste Element des ersten Zahnradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Zahnradsatzes oder mit einem feststehenden Element verbindet; wobei der erste Motor/Generator ständig mit einem Element des ersten oder zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Motor/Generator durch eine Klauenkupplung selektiv mit entweder einem Element des ersten Zahnradsatzes oder einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbunden ist; und dass das elektrisch verstellbares Getriebe ferner umfasst: eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung zum selektiven Verbinden der Elemente des ersten und zweiten Zahnradsatzes mit dem Antriebselement oder mit anderen Elementen der Planetenradsätze, wobei die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar sind, um ein elektrisch verstellbares Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Bereich von Drehzahlverhältnissen und mehreren festen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitzustellen.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 6, wobei der erste und zweite Differenzialzahnradsatz Planetenradsätze sind, und die erste Drehmomentübertragungseinrichtung ein Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 7, wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung ein Element des ersten oder zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet, wobei dieses Element verschieden ist von dem einen, das durch die erste Drehmomentübertragungseinrichtung verbunden ist.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 8, wobei die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung ein Element des ersten Zahnradsatzes selektiv mit einem Element des zweiten Zahnradsatzes verbindet.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 9, wobei die vierte Drehmomentübertragungseinrichtung parallel zu einem der Motoren/Generatoren geschaltet ist, um dessen Rotation selektiv zu verhindern.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 10, wobei die fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung parallel zu dem anderen der Motoren/Generatoren geschaltet ist, um dessen Rotation selektiv zu verhindern.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 6, wobei Träger von jedem der Planetenradsätze Einzelplanetenträger sind.
Elektrisch verstellbares Getriebe nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Träger der Planetenradsätze ein Doppelplanetenträger ist.