DE112008000777T5

DE112008000777T5 - Hybridantriebseinheit

Info

Publication number: DE112008000777T5
Application number: DE112008000777T
Authority: DE
Inventors: Makoto Anjo-shi Iwanaka; Shigeki Anjo-shi Takami
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2010-04-08
Also published as: WO2009034721A1; JP2009067212A; US20090186735A1; CN101646579A

Abstract

Hybridantriebseinheit mit:
einem mit einem Motor verbunden Eingangsbauteil;
einem mit Rädern verbundenen Ausgangsbauteil;
einer elektrischen Drehmaschine; und
einem Paar von Planetengetriebeeinheiten mit jeweils zumindest drei Drehelementen,
wobei die Hybridantriebseinheit eine Mehrzahl von Gängen realisieren kann,
eine der Planetengetriebeeinheiten zumindest ein fixiertes Drehelement enthält, das als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt ist, und als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zum Verlangsamen der Drehung der elektrischen Drehmaschine und zum Übertragen der Drehung an das Ausgangsbauteil in jedem der Gänge dient, und
die andere der Planetengetriebeeinheiten als eine Schaltplanetengetriebeeinheit zum Übertragen von Drehung des Eingangsbauteils auf das Ausgangsbauteil, mit oder ohne Schalten, dient.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridantriebseinheit, die ein Eingangsbauteil, das mit einem Motor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit Rädern verbunden ist, eine elektrische Drehmaschine und eine Planetengetriebeeinheit enthält.
STAND DER TECHNIK
Beispiele der obengenannten Hybridantriebseinheit finden sich in den Patentdokumenten 1 und 2.
In Patentdokument 1 wird eine Hybridantriebseinheit offenbart, in der ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT) 5 mit einem Verbrennungsmotor 3 zum Antreiben eines Fahrzeugs verbunden ist und Antriebsräder 7 durch eine Enduntersetzungsgetriebeeinheit 6 angetrieben werden. In der in diesem Patentdokument beschriebenen Hybridantriebseinheit enthält das Getriebe 5 eine Überbrückungskupplung 4, und ein erster Elektromotor 10 (der einer elektrischen Drehmaschine entspricht), der in der Lage ist, die Antriebsräder 7 anzutreiben und Energierückgewinnung mittels der Antriebsräder 7 zu betreiben, ist mit einer Zwischenwelle 5e des Getriebes 5 verbunden. Außerdem ist eine Kupplungseinheit 9 zwischen Zusatzaggregaten 2, die von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden, und einer Kurbelwelle angeordnet, und ein zweiter Elektromotor 8 ist vorgesehen, damit die Zusatzaggregate 2 angetrieben werden können; somit führt, wenn das Fahrzeug einhergehend mit einer Kraftstoffabsperrung abgebremst wird, der zweite Elektromotor 8 mittels der Kupplungseinheit 9 Anlassen des Verbrennungsmotors 1 durch, um zu verhindern, dass der Motor abgedrosselt wird, bevor das Fahrzeug steht. Somit wird das Antreiben des Fahrzeugs und des Zubehörs 2 bei verschiedenen Fahrbedingungen in angemessener Weise ermöglicht.
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Hybridantriebseinheit kann, da der erste Elektromotor 10 unmittelbar vor der Enduntersetzungsgetriebeeinheit 6 direkt verbunden ist, der erste Elektromotor 10 sowohl zur Rückgewinnung als auch zum Antreiben des Fahrzeugs als ein Motor verwendet werden, ohne Hydraulikdruck zu benötigen.
In Patentdokument 2 ist ein Hybridmotorfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor E und einem Motor MG (ein Beispiel einer elektrischen Drehmaschine) offenbart, die als Leistungsquellen zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden, und weiter ein Getriebe zum Erhöhen oder Vermindern der Drehzahl des Verbrennungsmotors E und des Motors MG enthält, wobei das Getriebe, das ein erstes Planetengetriebe PG1 der Ravigneaux-Bauart und Reibeingriffselemente enthält, zu denen eine Bremse B1, eine zweite Bremse B2 und eine erste Kupplung CL1 gehören, von der Zwei-Eingangs (In1 und In2)/ein Ausgang (OUT) Bauart ist, und in der Lage ist, fünf oder mehr verschiedene Eingangsdrehzahlen in Bezug auf eine Ausgangsdrehzahl festzusetzen. Mit dieser Technik kann eine erforderliche Ausgangsleistung des Motors auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, selbst wenn eine erforderliche Antriebskraft zunimmt, und somit kann ein Motor mit großem Hubraum verwendet werden.
Bei dem in Patentdokument 2 offenbarten Getriebe wird die Drehung des Motors durch das Planetengetriebe PG1 verlangsamt und auf eine Ausgangsseite übertragen und da das Reibeingriffsmittel (entweder B1 oder B2) in diesem Abbremszustand tätig werden muss, wird in diesem Abbremszustand Hydraulikdruck benötigt.

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP-A-1998-339182
[Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP-A-2006-183760

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Allerdings treten bei den obengenannten Beispielen des Stands der Technik jeweils die folgenden Probleme auf.
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Technik wird, da die elektrische Drehmaschine direkt mit einem Ausgangsbauteil des Getriebes verbunden ist (unmittelbar stromaufwärts eines Differenzialgetriebes) ein großes Drehmoment von der elektrischen Drehmaschine benötigt, wenn eine größere Antriebskraft erzeugt werden soll, was zu einer Vergrößerung der elektrischen Drehmaschine selbst führt.
Bei der in Patentdokument 2 offenbarten Technik wird, da die elektrische Drehmaschine durch den Getriebebereich, der die hydraulisch betriebenen Reibeingriffselemente (die Kupplung und die Bremsen) enthält, mit einer Ausgangswelle verbunden ist, ein hoher Hydraulikdruck für den Reibeingriff benötigt, wenn ein Antrieb mit der elektrischen Drehmaschine oder Rückgewinnung unter Verwendung der elektrischen Drehmaschine durchgeführt wird.
Außerdem muss in vielen Fällen die elektrische Drehmaschine an einer Stelle angeordnet sein, an der aus installationstechnischen Gründen ein großer Durchmesser unmöglich ist. In einem solchen Fall wird es, um ein bestimmtes Maß an Ausgangsleistung der elektrischen Drehmaschine zu gewährleisten, erforderlich, eine elektrische Drehmaschine mit einer großen Gesamtlänge (mit einem Rotor und einem Stator, die in der Richtung der Drehwelle lang sind) zu wählen, wodurch die Installation erschwert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hybridantriebseinheit bereitzustellen, die eine vergleichsweise kleine elektrische Drehmaschine verwenden kann, und die auch besonders einfach zu installieren ist, ohne dass ein hoher Hydraulikdruck benötigt wird, um Antriebskraft von der elektrischen Drehmaschine auf das Ausgangsbauteil zu übertragen.
Um die obengenannte Aufgabe zu lösen, ist eine Hybridantriebseinheit so strukturiert, dass sie ein mit einem Motor verbundenes Eingangsbauteil, ein mit Rädern verbundenes Ausgangsbauteil, eine elektrische Drehmaschine und ein Paar Planetengetriebeeinheiten, von denen jede zumindest drei Drehelemente aufweist, enthält, wobei die Hybrideinheit eine Vielzahl von Gängen umsetzen kann. In einer ersten charakteristischen Struktur der Hybridantriebseinheit enthält eine der Planetengetriebeeinheiten zumindest ein fixiertes Drehelement, das als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt ist, und als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zum Verlangsamen der Drehung der elektrischen Drehmaschine dient, und die Drehung des Ausgangsbauteils in allen Gängen überträgt, und die andere Planetengetriebeeinheit dient als Schaltplanetengetriebeeinheit zum Übertragen der Drehung des Eingangsbauteils auf das Ausgangsbauteil, mit oder ohne Veränderung bzw. Schaltung.
Man beachte, dass in der vorliegenden Anmeldung „Verbindung” nicht nur eine Struktur zum Durchführen einer direkten Übertragung einer Drehung, sondern auch eine Struktur zum Durchführen einer indirekten Übertragung einer Drehung durch ein, zwei oder mehrere Bauteile enthält. Außerdem wird in der vorliegenden Anmeldung, in Bezug auf einen Planetengetriebemechanismus mit drei Drehbauteilen, nämlich Sonnenrad, Träger und Hohlrad, der einzelne Planetengetriebemechanismus oder eine Vorrichtung, die durch Kombination einer Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen erhalten wird, „Planetengetriebeeinheit” genannt. Außerdem wird „elektrische Drehmaschine” als ein Konzept verwendet, das einen beliebigen aus einem Motor (elektrische Drehmaschine), einem Generator (Stromerzeugungsmaschine) und einem Motor/Generator, der nach Bedarf als ein Motor oder als ein Generator dient, enthält.
Nun ist die Hybridantriebseinheit mit einer solchen Struktur sowohl mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als auch der Schaltplanetengetriebeeinheit vorgesehen. Die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit dient zumindest dazu, die Drehung der elektrischen Drehmaschine zu vermindern und sie in allen Gängen zu der Ausgangsbauteilseite auszugeben (die Drehung zu erhöhen und auszugeben, im Fall, in dem die Drehung vom Ausgangsbauteil übertragen wird). Die Schaltplanetengetriebeeinheit hingegen dient dazu, die Drehung, die als eine Eingabe von dem Eingangsbauteil bereitgestellt wird, mit oder ohne Veränderung auszugeben.
Da diese Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zusätzlich dazu, dass sie dazu dient, die Drehung der elektrischen Drehmaschine zu verlangsamen und die Drehung auf die Ausgangsbauteilseite zu übertragen, zumindest ein Drehelement enthält, das als ein fixiertes Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil (beispielsweise ein Getriebegehäuse) fixiert wird, trägt dieses Drehelement zu der Drehzahlverminderung durch die Planetengetriebeeinheit bei. Mit anderen Worten wird kein anderes Mittel, wie beispielsweise Hydraulikdruck, benötigt, um die Verlangsamung mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zu realisieren. Außerdem kann, da die Drehung der elektrischen Drehmaschine direkt von der Planetengetriebeeinheit verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil übertragen wird, die Ausgangsleistung der elektrischen Drehmaschine mit weniger Verlust verwendet werden, und eine vergleichsweise kleine elektrische Drehmaschine kann verwendet werden. Demzufolge kann das Problem, dass die Installation erschwert wird, entschärft werden.
Andererseits können, da die Eingabe vom Eingangsbauteil auf das Ausgangsbauteil übertragen wird, wobei die Eingangsdrehzahl von der Schaltplanetengetriebeeinheit entsprechend geändert wird, die Eingabe vom Eingangsbauteil sowie auch den Ausgang der elektrischen Drehmaschine verwendet werden, wobei ihre Drehzahlen vorteilhaft geändert werden.
Nun ist in der oben beschriebenen Hybridantriebseinheit eine Struktur bevorzugt, die sowohl einen unabhängigen Betriebsmodus, in dem das Paar von Planetengetriebeeinheiten unabhängig voneinander arbeitet, als auch einen Einheitsbetriebsmodus, in dem das Paar von Planetengetriebeeinheiten als eine Einheit arbeitet, realisieren kann. Diese Struktur ist eine zweite charakteristische Struktur der vorliegenden Anmeldung.
Wie oben beschrieben, ist eine Hybridantriebseinheit der vorliegenden Anmeldung mit zumindest einem Paar aus einer Schaltplanetengetriebeeinheit und einer Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit versehen. Somit ist es von Nutzen, eine Struktur zu haben, die den unabhängigen Betriebsmodus, in dem diese Planetengetriebeeinheiten unabhängig arbeiten, und den Einheitsbetriebsmodus, in dem sie als eine Einheit arbeiten, realisieren kann, da eine Mehrzahl an Gängen unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Planetengetriebeeinheiten realisiert werden kann.
Außerdem kann, in dem Fall, dass diese Struktur verwendet wird, ein Automatikgetriebe mit vorzugsweise mehreren Gängen erzielt werden, indem eine Struktur verwendet wird, die im Einheitsbetriebsmodus eine Mehrzahl von Gängen realisiert.
Darüber hinaus kann, durch Verwenden einer Struktur, bei der die Gänge einen Schnellgang zum Erhöhen eines Motorgangs und Übertragen des Motorausgangs auf das Ausgangsbauteil enthalten, selbst ein Fahrzustand wie ein Zustand, in dem die Drehzahl hoch und das Drehmoment niedrig ist, angemessen unterstützt werden.
Weiter kann bei der Hybridantriebseinheit soweit oben beschrieben, dadurch, dass der Motor so vorgesehen ist, dass er von der elektrischen Drehmaschine getrennt werden kann, ein Antrieb nur durch die elektrische Drehmaschine, ohne Beeinflussung durch die Motorseite, durchgeführt werden.
Nun ist es in der Hybridantriebseinheit, soweit oben beschrieben, bevorzugt, eine Struktur zu verwenden, bei der die elektrische Drehmaschine in Bezug auf das Paar von Planetengetriebeeinheiten auf der Motorseite angeordnet ist.
Durch Verwenden dieser Struktur wird es möglich, die elektrische Drehmaschine, die einen verhältnismäßig größeren Raum einnimmt als der Getriebebereich, auf der Motorseite unterzubringen, und somit eine Hybridantriebseinheit bereitzustellen, die besonders leicht installiert werden kann. Mit dieser Struktur wird beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb ein ansprechendes Design von dessen Frontbereich möglich.
Außerdem wird, da durch Verwenden dieser Struktur die elektrische Drehmaschine an einer Stelle angeordnet werden kann, an der sich normalerweise ein Drehmomentwandler eines Automatikgetriebes befindet, die Installation in einem Fahrzeug nicht erschwert.
Bei einer Hybridantriebseinheit wie oben beschrieben, kann eine Richtung zum Entnehmen eines Ausgangs jede Richtung sein. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem eine Struktur verwendet wird, bei der ein Motorausgang als eine Eingabe von der hinteren Seite (Motorseite) der Hybridantriebseinheit durch eine Eingangswelle (eine Art Eingangsbauteil) bereitgestellt ist, der Ausgang in einer radialen Richtung der Einheit entnommen werden, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Eingangswelle, oder kann aus der Vorderseite der Hybridantriebseinheit, d. h. von der Seite gegenüber dem Motor, entnommen werden. Die Hybridantriebseinheit der letzteren Struktur kann bevorzugt bei einem Fahrzeug verwendet werden, das einen Aufbau mit Frontmotor und Heckantrieb hat.
In Bezug auf die Hybridantriebseinheit, soweit oben beschrieben, ist es bevorzugt, die folgende Struktur als die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zu verwenden.
Insbesondere ist die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit so strukturiert, dass sie, in der Reihenfolge der Drehzahl, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit ein Drehelement ist, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist.
Man beachte, dass in der vorliegenden Anmeldung die „Reihenfolge der Drehzahl” entweder die Reihenfolge von einer Seite mit hoher Drehzahl zu einer Seite mit niedriger Drehzahl, oder die Reihenfolge von einer Seite mit niedriger Drehzahl zu einer Seite mit hoher Drehzahl ist, und abhängig von dem Drehzustand jeder Planetengetriebeeinheit jede der Reihenfolgen sein kann; die Reihenfolge der Drehelemente ändert sich jedoch in keinem der Fälle.
Durch Verwenden einer solchen oben beschriebenen Planetengetriebeeinheit, die das erste Drehelement, das zweite Drehelement und das dritte Drehelement enthält, und durch ein derartiges Strukturieren der Planetengetriebeeinheit, dass das erste Drehelement ein fixiertes Drehelement ist und das dritte Drehelement mit einem Rotor der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, kann die Drehung des Rotors verlangsamt werden und auf das zweite Drehelement übertragen werden, und auch der Antrieb wird, wenn er auf die Rotorseite übertragen wird, übertragen während er beschleunigt wird.
Außerdem kann eine solche Drehzahlverminderungsstruktur mit der einfachen Planetengetriebeeinheit realisiert werden, die das erste Drehelement, das zweite Drehelement und das dritte Drehelement enthält.
Außerdem wird es bei der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit, soweit oben beschrieben, durch Verwenden einer Struktur, die eine Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen mit zumindest drei Drehelementen enthält, möglich, durch Kombinieren der Mehrzahl von Planetengetrieben, zumindest auf der Seite der elektrischen Drehmaschine mehrere Stufen von Drehzahlverminderung vorzusehen.
Andererseits wird es bei der Schaltplanetengetriebeeinheit, soweit oben beschrieben, durch Verwenden einer Struktur, die eine Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen mit zumindest drei Drehelementen enthält, möglich, durch Kombinieren der Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen, zumindest auf der Eingangsbauteilseite mehrere Gänge vorzusehen.
Durch Verwenden einer Struktur, bei der die oben beschriebene Mehrzahl von Gängen einen Rückwärtsgang enthält, können nicht nur Vorwärtsgänge sondern auch ein Rückwärtsgang in der Hybridantriebseinheit realisiert werden, die mit einer vergleichsweise kleinen elektrischen Drehmaschine versehen und dabei kompakt ist, und die selbst allein mit der elektrischen Drehmaschine eine vergleichsweise große Antriebskraft erzeugen kann.
In dem Fall, in dem die Hybridantriebseinheit, die die obengenannten Funktionen aufweist, durch Verwenden der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit und der Schaltplanetengetriebeeinheit, die ein Paar bilden, realisiert wird, können die folgenden Strukturen verwendet werden.
Erste Struktur
Eine Hybridantriebseinheit, die so strukturiert ist, dass sie ein mit einem Motor verbundenes Eingangsbauteil, ein mit Rädern verbundenes Ausgangsbauteil, eine einzige elektrische Drehmaschine, eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit und eine Schaltplanetengetriebeeinheit enthält, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und wobei die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit einem nicht drehenden Bauteil sowie auch selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Eingangsbauteil verbunden ist.
Zweite Struktur
Eine Hybridantriebseinheit, die so strukturiert ist, dass sie ein mit einem Motor verbundenes Eingangsbauteil, ein mit Rädern verbundenes Ausgangsbauteil, eine einzige elektrische Drehmaschine, eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit und eine Schaltplanetengetriebeeinheit enthält, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und wobei die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Eingangsbauteil und weiter mit einem nicht drehenden Bauteil verbunden ist.
Dritte Struktur
Eine Hybridantriebseinheit, die so strukturiert ist, dass sie ein mit einem Motor verbundenes Eingangsbauteil, ein mit Rädern verbundenes Ausgangsbauteil, eine einzige elektrische Drehmaschine, eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit und eine Schaltplanetengetriebeeinheit enthält, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und wobei die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit sowie auch mit dem Eingangsbauteil und weiter mit einem nicht drehenden Bauteil verbunden ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 zeigt Drehzahldiagramme gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
6 zeigt Drehzahldiagramme gemäß der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine Prinzipdarstellung die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
10 zeigt Drehzahldiagramme gemäß der vierten Ausführungsform.
11 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.
14 zeigt Drehzahldiagramme gemäß der sechsten Ausführungsform.
15 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Hybridantriebseinheit gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.
17 zeigt Drehzahldiagramme (1) gemäß der siebten Ausführungsform.
18 zeigt Drehzahldiagramme (2) gemäß der siebten Ausführungsform.
BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1. Erste Ausführungsform
Als erstes wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Diese Hybridantriebseinheit H enthält ein Eingangsbauteil (Eingangswelle) I, das mit einem Motor E verbunden ist, ein Ausgangsbauteil (Ausgangszahnrad) O, das mit den Rädern W verbunden ist, einen Motor/Generator MG, einen ersten Planetengetriebemechanismus PG1, der eine Schaltplanetengetriebeeinheit P1 bildet, und einen zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, der eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 bildet. Diese Vorrichtungen sind in einem Antriebseinheitsgehäuse Ds (nachfolgend einfach als „Gehäuse Ds” bezeichnet) untergebracht, das an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Man beachte, dass der Motor/Generator MG einer „elektrischen Drehmaschine” der vorliegenden Erfindung entspricht.
1-1. Strukturen verschiedener Bereiche der Hybridantriebseinheit H
Das Eingangsbauteil I ist mit dem Motor E verbunden. Hierbei können verschiedene Arten von allgemein bekannten Motoren, wie beispielsweise ein Benzinmotor und ein Dieselmotor als der Motor E verwendet werden. Das Eingangsbauteil I ist als eine Einheit mit einer Ausgangsdrehwelle, wie einer Kurbelwelle, des Motors E verbunden, und ist bevorzugt so strukturiert, dass es mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E verbunden ist, wobei ein Dämpfer oder eine Kupplung dazwischen angeordnet ist. Das Ausgangsbauteil O ist mit den Rädern W verbunden, so dass es in der Lage ist, die Antriebsdrehkraft durch eine Differenzialvorrichtung Di etc. zu übertragen.
Das vorliegende Beispiel verwendet eine Struktur, bei der das Eingangsbauteil I in einem axialen Zentrum in einer radialen Richtung der Hybridantriebseinheit H angeordnet ist, und das Ausgangsbauteil O an einer Mittelposition zwischen dem vorderen Ende (linke Seite in 1) und dem hinteren Ende (rechte Seite in 1), wo die elektrische Drehmaschine MG und der Motor E angeordnet sind, der Hybridantriebseinheit H angeordnet ist, um für einen Ausgang nach außen in einer radialen Richtung zu sorgen.
Wie in 1 gezeigt, hat der Motor/Generator MG einen Stator St, der an dem Gehäuse Ds fixiert ist, und einen Rotor Ro, der drehbar radial im Inneren des Stators St gelagert ist. Der Rotor Ro des Motor/Generators MG ist so verbunden, dass er als eine Einheit mit einem Außenrad bzw. Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dreht. Andererseits ist der Motor/Generator MG durch einen Wechselrichter In elektrisch mit einer Batterie Ba verbunden, die als eine elektrische Speichervorrichtung dient, und ist in der Lage, als ein Motor (Elektromotor), dem elektrische Energie zugeführt wird und der Triebkraft erzeugt, und als ein Generator (Elektrizität erzeugende Maschine) zu fungieren, dem Triebkraft zugeführt wird und der elektrische Energie erzeugt.
Der Motor/Generator MG dient hauptsächlich als ein Motor, der die Antriebskraft zum Fahrzeugantrieb unterstützt, jedoch während eines regenerativen Bremsens zum Abbremsen des Fahrzeugs als ein Generator dient, usw. Die Betätigung des Motor/Generators MG wird gemäß den Steuerbefehlen von einer Steuereinheit ECU über den Wechselrichter In durchgeführt. Die Steuereinheit ECU steuert außerdem den Betriebszustand des Motors E und Einrück-/Ausrückzustände von Reibeingriffsmitteln (erste, zweite und dritte Kupplung C1, C2, C3, sowie Bremse B1), die in der Hybridantriebseinheit H enthalten sind.
Wie in 1 gezeigt, ist der erste Planetengetriebemechanismus PG1 ein Doppelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist. Mit anderen Worten, der erste Planetengetriebemechanismus hat als Drehelemente einen Träger ca1, der eine Mehrzahl von Planetenradpaaren trägt, sowie ein Sonnenrad s1 und ein Hohlrad r1, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen.
Es wird eine Struktur verwendet, bei der das Sonnenrad s1 durch die erste Kupplung C1, die als erstes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden ist, und es wird auch eine Struktur verwendet, bei der das Sonnenrad s1 durch die zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffselement dient, selektiv mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden ist. Es wird eine Struktur verwendet, bei der der Träger ca1 durch die dritte Kupplung C3, die als drittes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden ist, und es wird auch eine Struktur verwendet, bei der der Träger ca1 durch die Bremse B1, die als viertes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Gehäuse Ds verbunden ist, um am Drehen gehindert zu werden (fixiert zu sein). Das Hohlrad r1 ist mit dem Ausgangsbauteil O verbunden. Das Hohlrad r1 dreht auch als eine Einheit zusammen mit einem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2.
Infolgedessen dient der erste Planetengetriebemechanismus PG1 hauptsächlich als die Schaltplanetengetriebeeinheit P1, die die Drehzahl des Eingangsbauteils I ändert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist. Mit anderen Worten hat der zweite Planetengetriebemechanismus als Drehelemente den Träger ca2, der eine Mehrzahl von Planetenrädern trägt, sowie ein Sonnenrad s2 und das Hohlrad r2, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Hohlrad r2 ist mit dem Rotor Ro der elektrischen Drehmaschine MG verbunden, und auch selektiv durch die zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffsmittel dient, mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Der Träger ca2 ist mit dem Ausgangsbauteil O verbunden. Somit dreht sich der Träger ca2 als eine Einheit zusammen mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1. Das Sonnenrad s2 ist mit dem Gehäuse Ds, das als ein nicht drehendes Bauteil dient, verbunden, um am Drehen gehindert zu werden.
Demzufolge dient der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 hauptsächlich als die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit, die die Drehzahl des Motor/Generators MG2 vermindert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
1-2. Realisierbare Gänge der Hybridantriebseinheit H
Eine Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung enthält als Reibeingriffsmittel die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die dritte Kupplung C3 und die Bremse B1. Jedes dieser Reibeingriffsmittel verbindet selektiv ein Drehelement jedes des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 mit einem anderen Drehelement, oder fixiert selektiv das eine Drehelement an dem Gehäuse Ds, das als ein nicht drehendes Bauteil dient. Als diese Reibeingriffsmittel können Mehrscheibenkupplungen und Mehrscheibenbremsen, die beide hydraulisch betätigt werden, verwendet werden.
Diese Reibeingriffsmittel C1, C2, C3 und B1 werden in Übereinstimmung mit Zufuhr und Abbau von Hydraulikdruck, der durch die Steuereinheit ECU gesteuert wird, eingerückt bzw. in Eingriff gebracht und ausgerückt bzw. gelöst, basierend auf einem festgesetzten Schaltplan, der durch eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer geforderten Antriebskraft bestimmt wurde, und somit wird eine Mehrzahl von Gängen erzielt. Außerdem steuert die Steuereinheit ECU in diesem Fall eine Drehzahl und ein Drehmoment des Motor/Generators MG, und steuert auch eine Drehzahl und ein Drehmoment des Motors E.
2 ist eine Betriebstabelle, die die Betriebszustände der Mehrzahl der Reibeingriffselemente C1, C2, C3 und B1 in jedem Gang zeigt. In dieser Figur gibt „o” an, dass das jeweilige Reibeingriffsmittel im Eingriffszustand ist. Hingegen gibt „kein Zeichen” an, dass das jeweilige Reibeingriffsmittel in einem ausgerückten Zustand ist.
3 zeigt Drehzahldiagramme des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wobei 3A, 3B, 3C und 3D Drehzahldiagramme sind, die, in der angegebenen Reihenfolge, einen ersten bis vierten Gang zeigen. Um die Beziehungen mit später im Detail beschriebenen Betriebsmodi zu beschreiben, sind der erste Gang und der dritte Gang in der vorliegenden Anmeldung Betriebsmuster in einem sogenannten „unabhängigen Betriebsmodus”, und der zweite Gang und der vierte Gang in der vorliegenden Anmeldung sind Betriebsmuster in einem sogenannten „Einheitsbetriebsmodus”.
In diesen Drehzahldiagrammen entspricht jede vertikale Achse der Drehzahl jedes Drehelements. Mit anderen Worten zeigt „0”, das für die vertikale Achse geschrieben ist, dass die Drehzahl Null ist, und „1” zeigt, dass die Drehzahl der Drehzahl des Eingangsbauteils I entspricht, wobei oben positiv und unten negativ ist. Darüber hinaus entspricht jede der mehreren parallel angeordneten Linien jedem Drehelement des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2. Mit anderen Worten entsprechen „ca1”, „r1” und „s1”, die über den vertikalen Linien angegeben sind, jeweils dem Träger ca1, dem Hohlrad r1 und dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, und „s2”, „ca2” und „r2” entsprechen jeweils dem Sonnenrad s2, dem Träger ca2 und dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2. Außerdem entsprechen die Bereiche zwischen den vertikalen Linien, die den Drehelementen entsprechen, den Übersetzungsverhältnissen des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2. Weiter gibt in 3A und 3C die Gerade L1 einen Betriebszustand des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 an, und die Gerade L2 gibt einen Betriebszustand des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 an. Man beachte, dass bei jedem von dem zweiten Gang und dem vierten Gang, die in 3B und 3D gezeigt sind, der erste Planetengetriebemecha nismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 in jedem Drehzahldiagramm der gleichen Gerade folgen. Somit gibt jede Linie dieser überlappenden Geraden L1 und L2 eine Betriebsbedingung an, unter der der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 in jedem Gang als eine Einheit miteinander drehen. Man beachte, dass in diesen Drehzahldiagrammen die Symbole weißer Kreis, weißes Dreieck, weißer Stern und weißes Kreuz eine Drehzahl des Motor/Generators MG, eine Drehzahl des Eingangsbauteils I (Motor E), eine Drehzahl des Ausgangsbauteils O angeben, und dass die Drehung durch Verbinden mit der Bremse B1 bzw. dem Gehäuse Ds gestoppt wird.
In 2 und 3 geben „1.”, „2.”, „3.” Und „4.” jeweils den ersten Gang, den zweiten Gang, den dritten Gang und den vierten Gang an.
Wie oben beschrieben, werden in einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Anmeldung der „unabhängige Betriebsmodus”, in dem der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 unabhängig arbeiten, und der „Einheitsbetriebsmodus”, in dem sowohl der erste als auch der zweite Planetengetriebemechanismus PG1 und PG2 als eine Einheit miteinander arbeiten, gemäß einem Einrück-/Ausrückzustands der mehreren vorgesehenen Reibeingriffselemente erzielt.
Die Beziehungen von Drehelementen, die die Planetengetriebemechanismen PG1 und PG1 bilden, und Drehzahländerungs-Zuständen werden nachstehend für den obengenannten „unabhängigen Betriebsmodus” und „Einheitsbetriebsmodus” beschrieben.
Unabhängiger Betriebsmodus
In dem unabhängigen Betriebsmodus ist die zweite Kupplung C2 ausgerückt, und somit werden die Drehung des Eingangsbauteils I und die Drehung der elektrischen Drehmaschine MG unabhängig voneinander durch den ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und den zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 auf das Ausgangsbauteil O übertragen. In diesem Betriebsmodus sind die Beziehungen der Drehelemente jedes Mechanismus der Planetengetriebemechanismen PG1 und PG2 wie folgt.
Erster Planetengetriebemechanismus PG1
In dem ersten Planetengetriebemechanismus PG1 dienen der Träger ca1, das Hohlrad r1 und das Sonnenrad s1, in der Reihenfolge der Drehzahl, jeweils als das, was in der vorliegen den Anmeldung als „erstes Drehelement (m1)”, „zweites Drehelement (m2)” und „drittes Drehelement (m3)” der Schaltplanetengetriebeeinheit P1 bezeichnet wird.
Zweiter Planetengetriebemechanismus PG2
In dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dienen das Sonnenrad s2, der Träger ca2 und das Hohlrad r2, in der Reihenfolge der Drehzahl, jeweils als das, was in der vorliegenden Anmeldung als „erstes Drehelement (m1)”, „zweites Drehelement (m2)” und „drittes Drehelement (m3)” der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 bezeichnet wird.
Einheitsbetriebsmodus
In dem Einheitsbetriebsmodus bilden, wenn die zweite Kupplung C2 eingerückt ist, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 einen Drehzahländerungsmechanismus und arbeiten als eine Einheit miteinander, und somit werden die Drehung des Eingangsbauteils I und die Drehung der elektrischen Drehmaschine MG geändert und auf das Ausgangsbauteil O übertragen.
In diesem Betriebsmodus nimmt, wenn davon ausgegangen wird, dass die Mechanismen der eine Drehzahländerungsmechanismus sind, jedes Drehelement der Planetengetriebe PG1 und PG2 die folgende Funktion ein: das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 die eines „ersten Drehelements (m1)”, der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 die eines „zweiten Drehelements (m2)”, das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 die eines „dritten Drehelements (m3)” und das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 die eines „vierten Drehelements (m4)”.
Ein solcher Drehzahländerungsmechanismus, der im Einheitsbetriebsmodus gebildet ist, ist in einem von einer gestrichelten Linie umgebenen Feld gezeigt.
Außerdem kann in einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Anmeldung durch Ausrücken entsprechender Reibeingriffsmittel das Eingangsbauteil I (Motor E) von der elektrischen Drehmaschine MG getrennt werden. In der vorliegenden ersten Ausführungsform kann die obengenannte Trennung erreicht werden, indem das Ausrücken der ersten Kupplung C1, die als das erste Reibeingriffsmittel dient, und der dritten Kupplung C3, die als das dritte Reibeingriffsmittel dient, abgeschlossen wird.
Gänge
Bei der obenbeschriebenen Struktur wird jeder Gang wie folgt realisiert.
Erster Gang (1.)
Wie in 2 gezeigt, sind im ersten Gang (1.) nur die erste Kupplung C1 und die Bremse B1 eingerückt. Dann wird, als Folge des Einrückens der Bremse, das erste Drehelement ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 fixiert, und somit wird die Drehung des Eingangsbauteils I als eine Eingabe an das dritte Drehelement s1 bereitgestellt. In diesem Zustand wird, wie durch die Gerade L1 in 3A gezeigt, die Drehung des Eingangsbauteils I vermindert und auf das Hohlrad r1 übertragen, das als das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 fungiert.
Andererseits ist, was den Motor/Generator MG betrifft, in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wie durch die Gerade L2 in 3A gezeigt, das erste Drehelement s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert, und die Drehung des Motor/Generators MG wird als eine Eingabe an das dritte Drehelement r2 bereitgestellt. In diesem Zustand wird die Drehung des Motor/Generators MG vermindert und auf den Träger ca2 übertragen, der als das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dient, und wird als ein Ausgang von dem Ausgangsbauteil O bereitgestellt. Von der Mehrzahl von Gängen ist der erste Gang so festgesetzt, dass er das größte Übersetzungsverhältnis hat.
Zweiter Gang (2.)
Wie in 2 gezeigt, sind im zweiten Gang (2.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dann arbeiten, als eine Folge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG1 als eine Einheit miteinander. Da in diesem Gang sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 eingerückt sind, entsprechen die Drehzahl des Eingangsbauteils I und die Drehzahl des Motor/Generators MG einander. Dann werden, wie durch die sich teilweise überlappenden Geraden L1 und L2 in 3B gezeigt, da das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, das als das erste Drehelement in dem Drehzahländerungsmechanismus dient, der als eine integrierte Einheit des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 ausgebildet ist, fixiert ist, die Drehung des Motors E und die Drehung des Motor/Generators MG durch den Drehzahländerungsmechanismus verlangsamt, sodann auf das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemecha nismus PG1 (der als eine Einheit zusammen mit dem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dreht) übertragen, der sowohl als das dritte Drehelement als auch als ein Ausgangsdrehelement des Drehzahländerungsmechanismus dient, und als Ausgang bereitgestellt.
Von der Mehrzahl an Gängen ist der zweite Gang so festgesetzt, dass er ein verhältnismäßig großes Übersetzungsverhältnis hat.
Dritter Gang (3.)
Wie in 2 gezeigt, sind im dritten Gang (3.) nur die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, als Folge des Einrückens sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der dritten Kupplung C3, ein Differenzialbetrieb des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 eingeschränkt. Somit wird in diesem Zustand, wie durch die Gerade L1 in 3C gezeigt, die Drehung des Eingangsbauteils I ohne Änderung auf das Hohlrad r1 übertragen, das als das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 dient.
Andererseits ist, was den Motor/Generator MG betrifft, in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wie durch die Gerade L2 in 3C gezeigt, das erste Drehelement s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert, und die Drehung des Motor/Generators MG wird als eine Eingabe an das dritte Drehelement r2 bereitgestellt. In diesem Zustand wird die Drehung des Motor/Generators MG vermindert und auf den Träger ca2 übertragen, der als das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dient. Die Drehzahl des Trägers ca2 wird auf die Drehzahl des Motors E gebracht, die als eine Eingabe durch das Eingangsbauteil I bereitgestellt wird, und die Drehung wird mit dieser Drehzahl vom Ausgangsbauteil O ausgegeben. Obwohl der dritte Gang ein Gang ist, bei dem die Motordrehzahl ohne Veränderung ausgegeben wird, wird die Drehung des Motor/Generators MG in der gleichen Weise verlangsamt, wie bisher beschrieben.
Vierter Gang (4.)
Wie in 2 gezeigt, sind im vierten Gang (4.) nur die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann arbeiten, als eine Folge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 als eine Einheit miteinander. Da die dritte Kupplung C3 in diesem Gang eingerückt ist, wird die Drehung des Eingangsbauteils I dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 als eine Eingabe bereitgestellt. Dann wird, wie durch die sich teilwei se überlagernden Geraden L1 und L2 in 3D gezeigt, da das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, das als das erste Drehelement in dem Drehzahländerungsmechanismus dient, der als integrierte Einheit aus der ersten Planetengetriebevorrichtung PG1 und der zweiten Planetengetriebevorrichtung PG2 ausgebildet ist, fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I vergrößert, während die Drehung des Motor/Generators MG verkleinert wird, und dann wird die Drehung von beiden auf das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 (der als eine Einheit zusammen mit dem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dreht) übertragen, der sowohl als das dritte Drehelement als auch ein Ausgangsdrehelement des Drehzahländerungsmechanismus dient, und wird als ein Ausgang bereitgestellt.
Deshalb kann in diesem Gang ein sogenannter Schnellgangzustand realisiert werden, in dem die Drehzahl des Motors E erhöht und auf das Ausgangsbauteil O übertragen wird.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend beschrieben. Die Beschreibung der anderen Ausführungsformen erfolgt unter Verwendung von Prinzipdarstellungen, Betriebstabellen und Drehzahldiagrammen, die genauso aufbereitet sind wie die, die in Bezug auf 1, 2 und 3A bis 3B beschrieben wurden.
Außerdem weist die Hybridantriebseinheit H in jeder der anderen Ausführungsformen die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 und die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 auf, wobei die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 hauptsächlich die Drehzahl ändert, die als eine Eingabe vom Motor E durch das Eingangsbauteil I bereitgestellt wird, und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt, und wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 hauptsächlich die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt, und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt. Weiter ist jedes der Beispiele so strukturiert, dass es in der Lage ist, den „unabhängigen Betriebsmodus”, in dem die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 und die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 unabhängig arbeiten, und den „Einheitsbetriebsmodus” zu realisieren, in dem sie als eine Einheit arbeiten, und außerdem in der Lage ist, durch Ändern des Modus einzelne Gänge zu realisieren.
Bei der oben beschriebenen Struktur wird in jedem Gang die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf die stromabwärtige Seite der Kraftübertragung übertragen.
In jeder Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung bezüglich eines Unterschieds zwischen einem Planetengetriebemechanismus PG, der als die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 verwendet wird, und dem, der als die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 verwendet wird, in Bezug auf Verbindungsbeziehungen der Drehelemente (m1 bis m4) in jedem Planetengetriebemechanismus PG, in Bezug auf Verbindungsbeziehungen mit den Reibeingriffsmitteln (C1 bis C4, B1 und B2), und in Bezug auf Betriebszustände der realisierten Gänge.
2. Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
4 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, 5 ist eine Betriebstabelle von Reibeingriffselementen, die in der Hybridantriebseinheit H gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, und jede der 6A bis 6D stellt ein Drehzahldiagramm in jedem Gang dar.
In dem vorliegenden Beispiel ist, wie in 4 gezeigt, ein erster Planetengetriebemechanismus ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit einem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Es wird eine Struktur verwendet, bei der das Sonnenrad s1 durch eine erste Kupplung C1, die als erstes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Sonnenrad s2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden ist, und außerdem durch eine zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden ist. Das Sonnenrad s1 ist auch durch eine Bremse B1, die als viertes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Gehäuse Ds verbunden, um an der Drehung gehindert zu werden. Ein Träger ca1 ist durch eine dritte Kupplung C3, die als drittes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Ein Hohlrad r1 ist mit einem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden, und dann mit einem Ausgangsbauteil O verbunden.
Infolgedessen dient der erste Planetengetriebemechanismus PG1 hauptsächlich als eine Schaltplanetengetriebeeinheit P1, die die Drehzahl des Eingangsbauteils I ändert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Das Sonnenrad s2 ist durch die erste Kupplung C1, die als das erste Reibeingriffsmittel dient, mit einem Rotor Ro einer elektrischen Drehmaschine MG verbunden und außerdem selektiv mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Der Träger ca2 ist mit dem Ausgangsbauteil O verbunden, und außerdem mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Ein Hohlrad r2 ist mit dem Gehäuse Ds, das ein nicht drehendes Bauteil ist, verbunden, um von einer Drehung abgehalten zu werden.
Infolgedessen dient der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 hauptsächlich als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2, die die Drehung des Motor/Generators MG immer verlangsamt und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
In dem vorliegenden Beispiel dient die erste Kupplung C1, die das erste Reibeingriffsmittel ist, dazu, die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 zu vereinen. Mit anderen Worten vereint das Einrücken der ersten Kupplung C1 die beiden Planetengetriebeeinheiten P1 und P2 miteinander, wohingegen das Ausrücken der ersten Kupplung C1 dazu führt, dass die beiden Planetengetriebeeinheiten P1 und P1 unabhängig voneinander arbeiten.
Gänge
Bei der obengenannten Struktur wird jeder Gang wie folgt realisiert.
Erster Gang (1.)
Wie in 5 gezeigt, sind im ersten Gang (1.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dann werden, durch Einrücken der ersten Kupplung C1, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG1 vereint, und außerdem wird durch Einrücken der zweiten Kupplung C2 die Drehung des Eingangsbauteils I den Sonnenrädern s1 und s2 sowohl des ersten als auch des zweiten Planetengetriebemechanismus PG1 und PG2 als Eingabe bereitgestellt, wobei die Drehung des Motor/Generators MG zusätzlich als eine Eingabe zu den Sonnenrädern s1 und s2 bereitgestellt wird. Dann werden, wie durch die überlagernden Geraden L1 und L2 in 6A gezeigt, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I und die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca2 (der mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden ist) des zweiten Planeten getriebemechanismus übertragen, der ein Ausgangsdrehelement ist, um als Ausgang bereitgestellt zu werden.
Zweiter Gang (2.)
Wie in 5 gezeigt, sind im zweiten Gang (2.) nur die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, als Folge des Einrückens der ersten Kupplung C1, das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 mit dem Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden, und die Drehung des Motor/Generators MG wird auf diese Drehelemente übertragen. Hingegen wird, als Folge des Einrückens der dritten Kupplung C3, die Drehung des Eingangsbauteils I auf den Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 übertragen. Dann werden, wie durch die überlagernden Geraden L1 und L2 in 6B gezeigt, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert ist, die Drehung der elektrischen Drehmaschine MG und die Drehung des Eingangsbauteils I verlangsamt und auf den Träger ca2 (der mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden ist) des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 übertragen, um als Ausgang bereitgestellt zu werden.
Dritter Gang (3.)
Wie in 5 gezeigt, sind im dritten Gang (3.) nur die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, als Folge des Einrückens der beiden Kupplungen C2 und C3, ein Differenzialbetrieb des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 eingeschränkt, wie durch die Gerade L1 in 6 gezeigt. Somit dreht das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 mit einer Drehzahl, die der Drehzahl des Eingangsbauteils I entspricht.
Andererseits ist, was den Motor/Generator MG betrifft, in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wie durch die Gerade L2 in 6 gezeigt, das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert, und die Drehung des Motor/Generators MG wird dem Sonnenrad s2 als eine Eingabe bereitgestellt. In diesem Zustand wird die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca2 übertragen, der als das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dient. Die Drehzahl des Trägers ca2 wird auf die Drehzahl eines Motors E gebracht, die als eine Eingabe durch das Eingangsbauteil I bereitgestellt wird, und die übertragene Drehung wird mit dieser Drehzahl vom Ausgangsbauteil O ausgegeben. Obwohl der dritte Gang ein Gang ist, in dem die Motordrehung ohne Veränderung ausgegeben wird, wird die Drehung des Motor/Generators in der gleichen Weise wie bisher beschrieben verlangsamt.
Vierter Gang (4.)
Wie in 5 gezeigt, sind im vierten Gang (4.) nur die dritte Kupplung C3 und die Bremse B1 eingerückt. Dann wird, in einem Zustand, in dem das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 durch die Bremse B1 fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I durch die dritte Kupplung C3 auf den Träger ca1 übertragen. Infolgedessen wird die Drehung des Motors beschleunigt und auf das Hohlrad r1 übertragen, wie durch die Gerade L1 in 6D gezeigt.
Hingegen wird, was den Motor/Generator MG betrifft, bei dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wie durch die Gerade L2 in 6D gezeigt, das erste Drehelement r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert, und die Drehung des Motor/Generators MG wird dem dritten Drehelement s2 als eine Eingabe bereitgestellt. In diesem Zustand wird die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca2 übertragen, der als das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dient. Relativ zur Motordrehung ist die Drehung des Trägers ca2 schneller, und wird von dem Ausgangsbauteil O ausgegeben. Im vierten Gang wird die Drehung des Eingangsbauteils I beschleunigt und ausgegeben, wohingegen die Drehung des Motor/Generators in der gleichen Weise wie bisher beschrieben verlangsamt wird.
Somit kann in diesem Gang ein sogenannter Schnellgangzustand realisiert werden, bei dem die Drehzahl des Motors E erhöht wird und auf das Ausgangsbauteil O übertragen wird.
3. Ausführungsform.
7 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit gemäß einer vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie aus dem Vergleich mit der Prinzipdarstellung, die die zweite Ausführungsform in 4 zeigt, ersichtlich, ist ein Ausgangsbauteil O, das mit einem Hohlrad r1 eines ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und einem Träger ca2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden ist, zu der Vorderseite der Hybridantriebseinheit H (linke Seite in 7) verlängert, wohingegen in der zweiten Ausführungsform ein Ausgang in einer radialen Richtung der Welle der Hybridantriebseinheit H genommen wird (nach außen in einer radialen Richtung der Eingangswelle, die das Eingangsbauteil I ist).
Somit kann bei dieser Hybridantriebseinheit H ein Ausgang nach einem Schalten an der Vorderseite der Einheit (auf der Seite gegenüber der Position, an der ein Motor E angeordnet ist) erzielt werden, und somit kann die vorliegende Ausführungsform vorzugsweise für ein Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb angewendet werden.
Die Kombinationen von Eingriff- und Ausrückung der Reibeingriffsmittel zum Bilden jedes Gangs sind die gleichen wie die, die zuvor in Bezug auf 5 beschrieben wurden, und jedes Drehzahldiagramm eines Drehzahländerungszustands, der bei jedem Gang realisiert wird ist so, wie in 6 gezeigt, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde.
4. Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
8 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H nach der vorliegenden Erfindung zeigt, 9 ist eine Betriebstabelle von Reibeingriffsmitteln, die in der Hybridantriebseinheit H nach der vorliegenden Erfindung enthalten sind, und jedes Diagramm in 10 ist ein Drehzahldiagramm in jedem Gang.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist, wie in 8 gezeigt, ein erster Planetengetriebemechanismus PG1 ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit einem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Es wird eine Struktur verwendet, bei der ein Sonnenrad s1 selektiv durch eine Bremse B1, die als viertes Reibeingriffsmittel dient, mit einem Gehäuse Ds verbunden ist, das ein nicht drehendes Bauteil ist. Das Sonnenrad s1 ist auch selektiv durch eine Kupplung C1, die als erstes Reibeingriffsmittel dient, mit einem Sonnenrad s2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden. Ein Träger ca1 ist mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Ein Hohlrad r1 ist durch eine zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffselement dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden, und ist außerdem durch eine dritte Kupplung C3, die als drittes Reibeingriffsmittel dient, mit einem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und einem Ausgangsbauteil O verbunden.
Infolgedessen dient der erste Planetengetriebemechanismus PG1 hauptsächlich als eine Schaltplanetengetriebeeinheit P1, die die Drehzahl des Eingangsbauteils I ändert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Ein Hohlrad r2 ist mit dem Gehäuse Ds verbunden, das ein nicht drehendes Bauteil ist, um am Drehen gehindert zu werden. Der Träger ca2 ist mit dem Ausgangsbauteil O verbunden und ist außerdem durch die dritte Kupplung C3, die als das dritte Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Das Sonnenrad s1 ist mit einem Rotor Ro einer elektrischen Drehmaschine MG verbunden, und ist außerdem durch die erste Kupplung C1, die als das erste Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden.
Infolgedessen dient der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 hauptsächlich als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit, die die Drehung des Motor/Generators MG2 immer verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Bei dem vorliegenden Beispiel dienen sowohl die erste Kupplung C1, die das erste Reibeingriffsmittel ist, als auch die dritte Kupplung C3, die das dritte Reibeingriffselement ist, dazu, die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 zu vereinen. Mit anderen Worten führt das Einrücken beider Kupplungen C1 und C3 dazu, dass sich die beiden Planetengetriebeeinheiten P1 und P2 vereinen.
Gänge
Bei der oben beschriebenen Struktur wird jeder Gang wie folgt realisiert.
Erster Gang (1.)
Wie in 9 gezeigt, sind im ersten Gang (1.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dann ist, als Folge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, der gesamte Planetengetriebemechanismus PG1 fixiert, wie durch die Gerade L1 in 10A gezeigt. Mit anderen Worten drehen das Sonnenrad s1, der Träger ca1 und das Hohlrad r1 mit der gleichen Drehzahl wie das Eingangsbauteil I. Andererseits drehen, als Folge des Einrückens der ersten Kupplung C1, das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 mit der Drehzahl des Eingangsbauteils I und der Motor/Generator MG dreht ebenfalls mit dieser Drehzahl. Somit dreht das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 mit einer Drehzahl, die der Motordrehzahl entspricht.
Dann werden, wie durch die Gerade L2 in 10A gezeigt, da das Hohlrad r2 in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I und die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca2, der ein Ausgangsdrehelement ist, des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 übertragen, um als Ausgang bereitgestellt zu werden.
Zweiter Gang (2.)
Wie in 9 gezeigt, sind im zweiten Gang (2.) nur die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1, das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 mit dem Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden, und die Drehung des Motor/Generators MG wird auf diese Drehelemente übertragen. Andererseits werden, infolge des Einrückens der dritten Kupplung C3, das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 miteinander verbunden. Somit arbeiten der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 als Einheit zusammen und die Drehung des Motor/Generators MG und die Drehung des Eingangsbauteils I werden, wie durch die sich überlappenden Geraden L1 und L2 in 10B gezeigt, jeweils vermindert und auf den Träger ca2 (der mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden ist), der ein Ausgangsdrehelement ist, des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 ist, übertragen, um als Ausgang bereitgestellt zu werden.
Dritter Gang (3.)
Wie in 9 gezeigt, sind im dritten Gang (3.) nur die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, ein Differenzialbetrieb des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 beschränkt, wie durch die Gerade L1 in 10C gezeigt. Somit drehen das Hohlrad r1 und das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 mit einer Drehzahl, die der Drehzahl des Eingangsbauteils I entspricht.
Andererseits wird, was den Motor/Generator MG betrifft, im zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, da das erste Drehelement r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 am Drehen gehindert wird, die Drehung des dritten Drehelements s2, die als eine Eingabe vom Motor/Generator MG bereitgestellt wird, verlangsamt und auf den Träger ca2 übertragen, wie durch die Gerade L2 in 10C gezeigt. Dann wird die übertragene Drehung mit dieser Drehzahl vom Ausgangsbauteil O ausgegeben. Obwohl der dritte Gang ein Gang ist, in dem die Motordrehung ohne Veränderung ausgegeben wird, wird die Drehung des Motor/Generators MG auf die gleiche Weise verlangsamt, wie bisher beschrieben.
Vierter Gang (4.)
Wie in 9 gezeigt, sind im vierten Gang (4.) nur die dritte Kupplung C3 und die Bremse B1 eingerückt. Dann wird, in einem Zustand, in dem das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 durch die Bremse B1 fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I auf den Träger ca1 übertragen, und die Drehung des Motors wird beschleunigt und auf das Hohlrad r1 übertragen, wie durch die Gerade L1 in 10D gezeigt.
Andererseits ist, was den Motor/Generator MG betrifft, in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, wie durch die Gerade L2 in 10D gezeigt, das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 fixiert, und die Drehung des Motor/Generators MG wird dem Sonnenrad s2 als eine Eingabe bereitgestellt. In diesem Zustand wird die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca2 übertragen, der als das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dient. Relativ zur Motordrehung hat die Drehung des Trägers ca2 eine höhere Drehzahl und wird vom Ausgangsbauteil O ausgegeben. Obwohl der dritte Gang ein Gang ist, in dem die Motordrehung beschleunigt und als ein Ausgang bereitgestellt wird, wird die Drehung des Motor/Generators in der gleichen Weise verlangsamt wie bisher beschrieben.
Somit kann in diesem Gang ein sogenannter Schnellgangzustand (overdrive-Zustand) realisiert werden, bei dem die Drehzahl eines Motors E erhöht und auf das Ausgangsbauteil O übertragen wird.
5. Fünfte Ausführungsform
11 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H nach einer vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie aus dem Vergleich mit der Prinzipdarstellung ersichtlich ist, das die vierte Ausführungsform in 8 zeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Ausgangsbauteil O, das mit einem Träger ca2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden ist, zur Vorderseite der Hybridantriebseinheit H (linke Seite in 11) hin verlängert, wohingegen in der vierten Ausführungsform ein Ausgang in einer radialen Richtung der Welle der Hybridantriebseinheit H genommen wird (nach außen in einer radialen Richtung der Eingangswelle, die das Eingangsbauteil I ist).
Deshalb kann bei dieser Hybridantriebseinheit H ein Ausgang nach einem Schalten auf der Vorderseite der Einheit erhalten werden (auf der Seite gegenüber der Position, an der ein Motor E angeordnet ist).
Die Kombinationen von Eingriff und Ausrückung der Reibeingriffselemente zum Bilden jedes Gangs sind die gleichen wie diejenigen, die zuvor in Bezug auf 9 beschrieben wurden, und jedes Drehzahldiagramm eines Drehzahländerungszustands, der in jedem Gang realisiert wird, ist wie in 10 gezeigt, was in der vierten Ausführungsform beschrieben wurde.
6. Sechste Ausführungsform
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
12 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, 13 ist eine Betriebstabelle von Reibeingriffsmitteln, die in der Hybridantriebseinheit H nach der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind, und jedes Diagramm in 14 ist ein Drehzahldiagramm in jedem Gang.
In dem vorliegenden Beispiel ist, wie in 12 gezeigt, ein erster Planetengetriebemechanismus PG1 ein Doppelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit einem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Ein Sonnenrad s1 ist durch eine dritte Kupplung C3, die als drittes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Träger ca2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und einem Hohlrad r3 eines dritten Planetengetriebemechanismus PG3 verbunden. Beide dieser Drehelemente sind mit einem Ausgangsbauteil O verbunden. Ein Träger ca1 ist durch eine erste Kupplung C1, die als erstes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und durch eine zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffsmittel dient, mit dem Eingangsbauteil I verbunden, und ist außerdem durch eine Bremse B1, die als viertes Reibeingriffsmittel dient, mit einem Gehäuse Ds verbunden, um am Drehen gehindert zu werden. Ein Hohlrad r1 ist mit dem Eingangsbauteil I verbunden und durch die zweite Kupplung C2, die als das zweite Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Träger ca1 verbunden.
Infolgedessen dient der zweite Planetengetriebemechanismus PG1 hauptsächlich als eine Schaltplanetengetriebeeinheit P1, die die Drehzahl des Eingangsbauteils I ändert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Das Sonnenrad s2 ist durch die erste Kupplung C1, die als das erste Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Der Träger ca2 ist mit dem Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 und dem Ausgangsbauteil O verbunden, und ist außerdem durch die dritte Kupplung C3, die als das dritte Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden. Ein Hohlrad r1 ist mit einem Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 verbunden, und dieses Drehelement ist mit dem Gehäuse Ds verbunden, das ein nicht drehendes Bauteil ist, um am Drehen gehindert zu werden.
Der dritte Planetengetriebemechanismus PG3 ist ein Doppelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Ein Sonnenrad s3 ist mit einem Rotor Ro eines Motor/Generators MG verbunden. Der Träger ca3 ist mit einem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden, und ist auch mit dem Gehäuse Ds verbunden, das ein nicht drehendes Bauteil ist, um am Drehen gehindert zu werden. Das Hohlrad r3 ist mit dem Ausgangsbauteil O und dem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden und ist außerdem durch die dritte Kupplung C3, die als das dritte Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden.
Infolgedessen dienen beide, der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 und der dritte Planetengetriebemechanismus PG3, hauptsächlich zusammen als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit PG2, die die Drehung des Motor/Generators MG2 immer verlangsamt und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
In dem vorliegenden Beispiel dient die dritte Kupplung C3, die das dritte Reibeingriffsmittel ist, dazu, die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 zu vereinen.
Gänge
Bei der oben beschriebenen Struktur wird jeder Gang wie folgt realisiert.
Erster Gang (1.)
Wie in 13 gezeigt, sind im ersten Gang (1.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 fixiert, wie durch die Gerade L1 in 14A gezeigt. Mit anderen Worten drehen das Sonnenrad s1, der Träger ca1 und das Hohlrad r1 mit der gleichen Drehzahl wie das Eingangsbauteil I. Außerdem dreht, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1, das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 mit der gleichen Drehzahl wie das Eingangsbauteil I. Andererseits wird die Drehung des Motor/Generators MG dem Sonnenrad s3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 als eine Eingabe bereitgestellt.
Dann werden, wie durch die Gerade L3 in 14A gezeigt, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 in einem Drehzahlverminderungsmechanismus fixiert sind, der durch den zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und den dritten Planetengetriebemechanismus PG3 gebildet ist, die Drehung des Eingangsbauteils I und die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil O übertragen, das ein Ausgangsdrehelement ist, um als ein Ausgang bereitgestellt zu werden.
Zweiter Gang (2.)
Wie in 13 gezeigt, sind im zweiten Gang (2.) nur die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann vereinen sich, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1 und der dritten Kupplung C3, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 miteinander, um einen Drehzahländerungsmechanismus zu bilden. Dann wird, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 in diesem Drehzahländerungsmechanismus fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil O übertragen, wie durch die Gerade L1 in 14B gezeigt.
Andererseits wird, was den Motor/Generator MG betrifft, da der Drehzahlverminderungsmechanismus von beiden, dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und dem dritten Planetengetriebemechanismus PG3, gebildet wird, und da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 in dem Drehzahlverminderungsmechanismus fixiert sind, die Drehung des Motor/Generators MG vermindert und auf das Ausgangsbauteil O übertragen, wie durch die Gerade L3 in 14B gezeigt.
Dritter Gang (3.)
Wie in 13 gezeigt, sind im dritten Gang (3.) nur die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, ein Differenzialbetrieb des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 beschränkt, wie durch die Gerade L1 in 14C gezeigt. Außerdem wird, infolge des Einrückens der dritten Kupplung C3, die Drehung des Eingangsbauteils I ohne Änderung auf das Ausgangsbauteil O übertragen.
Andererseits wird, was den Motor/Generator MG betrifft, bei der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2, die durch beide, den zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und den dritten Planetengetriebemechanismus PG3, gebildet wird, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert sind, die Drehung des dritten Drehelements s3, die als eine Eingabe vom Motor/Generator MG bereitgestellt ist, vermindert und auf den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und auf das Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 übertragen, wie durch die Gerade L3 in 14C gezeigt. Dann wird die übertragene Drehung mit dieser Drehzahl von dem Ausgangsbauteil O ausgegeben.
Obwohl der dritte Gang ein Gang ist, in dem die Motordrehzahl ohne Veränderung ausgegeben wird, wird die Drehung des Motor/Generators in der gleichen Weise verlangsamt, wie bisher beschrieben.
Vierter Gang (4.)
Wie in 13 gezeigt, sind im vierten Gang (4.) nur die dritte Kupplung C3 und die Bremse B1 eingerückt. Dann wird, in einem Zustand, in dem der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 durch die Bremse B1 fixiert ist, die Drehung des Eingangsbauteils I auf das Hohlrad r1 übertragen, und die Drehung des Motors wird beschleunigt und auf das Sonnenrad s1 übertragen, wie durch die Gerade L1 in 14D gezeigt. In diesem Zustand wird, da die dritte Kupplung C3 eingerückt ist, die Drehung des Sonnenrads s1 auf das Ausgangsbauteil O übertragen.
Andererseits wird, was den Motor/Generator MG betrifft, in der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2, die durch beide, den zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und den dritten Planetengetriebemechanismus PG3, gebildet wird, da das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert sind, die Drehung des dritten Drehelements r2, die als eine Eingabe von dem Motor/Generator MG bereitgestellt ist, vermindert und auf den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und auf das Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 übertragen, wie durch die Gerade L3 in 14D gezeigt. Dann wird die übertragene Drehung mit dieser Drehzahl vom Ausgangsbauteil O ausgegeben.
Somit kann in diesem Gang ein sogenannter Schnellgangzustand realisiert werden, in dem die Drehung eines Motors E beschleunigt und auf das Ausgangsbauteil O übertragen wird.
7. Siebte Ausführungsform
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
15 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur einer Hybridantriebseinheit H gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, 16 ist eine Betriebstabelle von Reibeingriffsmitteln, die in der Hybridantriebseinheit H nach der vorliegenden Erfindung enthalten sind, und jedes Diagramm in 18 und 19 ist ein Drehzahldiagramm in jedem Gang.
In dem vorliegenden Beispiel ist, wie in 15 gezeigt, ein erster Planetengetriebemechanismus ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit einem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Ein Sonnenrad s1 ist mit einem Sonnenrad s2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden und durch eine erste Kupplung C1, die als erstes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Das Sonnenrad ist weiter durch eine zweite Kupplung C2, die als zweites Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Hohlrad r3 eines dritten Planetengetriebemechanismus PG3 und einem Rotor Ro eines Motor/Generators MG verbunden. Ein Träger ca1 ist mit einem Hohlrad r2 eines zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden, und durch eine Bremse B1, die als fünftes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit einem Gehäuse Ds verbunden. Der Träger ca1 ist auch selektiv durch eine dritte Kupplung C3, die als drittes Reibeingriffsmittel dient, mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Ein Hohlrad r1 ist durch eine vierte Kupplung C4, die als viertes Reibeingriffselement dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden, und ist außerdem durch eine zweite Bremse B2, die als sechstes Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Gehäuse Ds verbunden, um am Drehen gehindert zu werden.
Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Das Sonnenrad s2 ist mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden, und durch die erste Kupplung C1, die als das erste Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Das Sonnenrad s2 ist weiter durch die zweite Kupplung C2, die als das zweite Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 und mit dem Rotor Ro des Motor/Generators MG verbunden. Ein Träger ca2 ist mit einem Ausgangsbauteil O und mit einem Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 verbunden. Das Hohlrad r2 ist mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden, und durch die dritte Kupplung C3, die als das dritte Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit dem Eingangsbauteil I verbunden. Das Hohlrad r2 ist weiter durch die erste Bremse B1, die als das fünfte Reibeingriffsmittel dient, mit dem Gehäuse Ds verbunden, um am Drehen gehindert zu werden.
Infolgedessen dienen beide, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2, hauptsächlich zusammen als eine Schaltplanetengetriebeeinheit P1, die die Drehzahl des Eingangsbauteils I ändert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
Der dritte Planetengetriebemechanismus PG3 ist ein Einzelradplanetengetriebemechanismus, der koaxial mit dem Eingangsbauteil I angeordnet ist.
Ein Sonnenrad s3 ist mit dem Gehäuse Ds verbunden, um am Drehen gehindert zu werden. Der Träger ca3 ist mit dem Ausgangsbauteil O und mit dem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden. Das Hohlrad r3 ist mit dem Rotor Ro des Motor/Generators MG verbunden, und ist außerdem durch die zweite Kupplung C2, die als das zweite Reibeingriffsmittel dient, selektiv mit den Sonnenrädern s1 und s2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 bzw. des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden.
Infolgedessen dient der dritte Planetengetriebemechanismus PG3 hauptsächlich als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2, die die Drehzahl des Motor/Generators MG2 immer vermindert und die Drehung auf das Ausgangsbauteil O überträgt.
In dem vorliegenden Beispiel dient die zweite Kupplung C2, die das zweite Reibeingriffsmittel ist, dazu, die Schaltplanetengetriebeeinheit P1 mit der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 zu vereinen.
Gänge
Bei der obenbeschriebenen Struktur wird jeder Gang wie folgt realisiert.
Erster Gang (1.)
Wie in 16 gezeigt, sind im ersten Gang (1.) nur die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1, die Drehung des Eingangsbauteils I den Sonnenrädern s1 und s2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 als eine Eingabe bereitgestellt. Andererseits werden, infolge des Einrückens der ersten Bremse B1, der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 am Drehen gehindert. Somit verlangsamen, wie durch die Gerade L4 in 17A gezeigt, sowohl der erste Planetengetriebemechanismus PG1 als auch der zweite Planetengetriebemechanismus PG2, die einen Drehzahlverminderungsmechanismus bilden, die Drehung des Sonnenrads s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des Sonnenrads s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, und übertragen die Drehung auf den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, um die Drehung dem Ausgangsbauteil O als einen Ausgang bereitzustellen.
Andererseits wird die Drehung des Motor/Generators MG dem Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 als eine Eingabe bereitgestellt, dann, wie durch die Gerade L5 in 17A gezeigt, verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil O übertragen, da das Sonnenrad s3 fixiert ist.
Zweiter Gang (2.)
Wie in 16 gezeigt, sind im zweiten Gang (2.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1, die Drehung des Eingangsbauteils I den Sonnenrädern s1 und s2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 als eine Eingabe bereitgestellt. Andererseits wird, infolge des Einrückens der zweiten Bremse B2, das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 am Drehen gehindert. Somit verlangsamen, wie durch die Gerade L4 in 17B gezeigt, sowohl der erste Planetengetriebemechanismus PG1 als auch der zweite Planetengetriebemechanismus PG2, die einen Drehzahlverminderungsmechanismus bilden, die Drehung des Sonnenrads s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und übertragen die Drehung auf den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, um die Drehung dem Ausgangsbauteil O als einen Ausgang bereitzustellen.
Andererseits wird die Drehung des Motor/Generators MG dem Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 als eine Eingabe bereitgestellt, dann, wie durch die Gerade L5 in 17A gezeigt, verlangsamt und auf das Ausgangsbauteil O übertragen, da das Sonnenrad s3 fixiert ist.
Dritter Gang (3.)
Wie in 16 gezeigt, sind im dritten Gang (3.) nur die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2, die Drehung des Eingangsbauteils I den Sonnenrädern s1 und s2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und dem Hohlrad r3 der dritten Planetengetriebeeinheit als eine Eingabe bereitgestellt. In diesem Zustand entsprechen die Drehzahlen des Motor/Generators MG und des Eingangsbauteils I einander.
In diesem Zustand bilden der erste Planetengetriebemechanismus PG1, der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 und der dritte Planetengetriebemechanismus Pg3 einen Drehzahlverminderungsmechanismus, der als eine Einheit fungiert.
Bezüglich dieses Drehzahlverminderungsmechanismus werden, da das Sonnenrad s3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert ist, sowohl die Drehung des Eingangsbauteils I als auch die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt, und auf die Träger ca2 und ca3 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 bzw. des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 übertragen, um dem Ausgangsbauteil O als ein Ausgang bereitgestellt zu werden, wie durch die sich überlappenden Geraden L4 und L5 in 17C gezeigt.
Vierter Gang (4.)
Wie in 16 gezeigt, sind im vierten Gang (4.) nur die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 eingerückt.
Dann werden, infolge des Einrückens der ersten Kupplung C1 und der dritten Kupplung C3, Differenzialbetriebe des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 beschränkt, wie durch die Gerade L4 in 17D gezeigt. Somit wird die Drehung des Eingangsbauteils I ohne Änderung auf das Ausgangsbauteil O übertragen.
Andererseits wird, was den Motor/Generator MG betrifft, da das Sonnenrad s3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert ist, die Drehung des Motor/Generators MG, die auf das Hohlrad r3 übertragen wird, verlangsamt und auf den Träger ca3, und dann auf das Ausgangsbauteil O übertragen, wie durch die Gerade L5 in 17D gezeigt. Dann wird die Drehung von dem Ausgangsbauteil O ausgegeben.
Obwohl der vierte Gang ein Gang ist, in dem die Motordrehung ohne Veränderung ausgegeben wird, wird die Drehung des Motor/Generators MG in der gleichen Weise verlangsamt, wie bisher beschrieben.
Fünfter Gang (5.)
Wie in 16 gezeigt, sind im fünften Gang (5.) nur die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 eingerückt. Dann werden, infolge des Einrückens der zweiten Kupplung C2, der erste Planetengetriebemechanismus PG1, der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 und der dritte Planetengetriebemechanismus PG3 miteinander vereint.
In diesem vereinten Drehzahländerungsmechanismus ist, wie durch die sich überlappenden Geraden L4 und L5 in 18A gezeigt, das Sonnenrad s3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert, und die Drehung des Eingangsbauteils I wird dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 als eine Eingabe bereitgestellt. Dann wird, in einem Zustand, in dem die Drehung des Motor/Generators MG den Sonnenrädern s1 und s2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, und dem Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 als Eingabe bereitgestellt wird, die jeweilige Drehung unabhängig beschleunigt oder verlangsamt, und dann dem Ausgangsbauteil O durch Ausgangsdrehelemente, d. h. den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und den Träger ca3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3, als beschleunigter oder verlangsamter Drehausgang bereitgestellt.
Sechster Gang (6.)
Wie in 16 gezeigt, sind im sechsten Gang (6.) nur die dritte Kupplung C3 und die zweite Bremse B2 eingerückt. In diesem Zustand dienen der erste Planetengetriebemechanismus PG1 und der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 als die Schaltplanetengetriebeein heit P1, und der dritte Planetengetriebemechanismus PG3 dient als die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2.
In der erstgenannten Schaltplanetengetriebeeinheit P1 wird in einem Zustand, in dem das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 fixiert ist und die Drehung des Eingangsbauteils I auf den Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 übertragen wird, die Drehung des Eingangsbauteils I beschleunigt und auf den Träger ca2, der ein Ausgangsdrehelement ist, des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 übertragen, wie durch die Gerade L4 in 18B gezeigt.
In letzterer Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2 wird, in einem Zustand, in dem das Sonnenrad s3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert ist und die Drehung des Motor/Generators MG auf das Hohlrad r3 des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 übertragen wird, die Drehung des Motor/Generators MG verlangsamt und auf den Träger ca3, der ein Ausgangsdrehelement ist, des dritten Planetengetriebemechanismus PG3 übertragen, wie durch die Gerade L5 in 18B gezeigt.
Dann wird die übertragene Drehung vom Ausgangsbauteil O ausgegeben.
Somit kann in diesem Gang ein sogenannter Schnellgangzustand realisiert werden, in dem die Drehzahl eines Motors E erhöht und auf das Ausgangsbauteil O übertragen wird.
Rückwärtsgang (REV)
Wie in 16 gezeigt, sind im Rückwärtsgang (REV) nur die vierte Kupplung C4 und die erste Bremse B1 eingerückt. Dann wird, infolge des Einrückens der vierten Kupplung C4, die Drehung des Eingangsbauteils I dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 als Eingabe bereitgestellt. Andererseits werden, infolge des Einrückens der ersten Bremse B1, das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Träger ca1, der mit dem Hohlrad r2 verbunden ist, des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 am Drehen gehindert. In diesem Zustand wird, sowohl durch den ersten Planetengetriebemechanismus PG1 als auch den zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die Drehung des Eingangsbauteils I umgekehrt und auf den Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 übertragen, um als ein Ausgang von dem Ausgangsbauteil O bereitgestellt zu werden, wie durch die Gerade L4 in 18C gezeigt. Andererseits ist, was den Motor/Generator MG betrifft, das Sonnenrad s3 in dem dritten Planetengetriebemechanismus PG3 fixiert, dann wird die Drehung (umgekehrte Drehung) des Motor/Generators dem Hohlrad r3 als eine Eingabe bereitgestellt, und mit verminderter Drehzahl auf das Ausgangsbauteil O übertragen, wie durch die Gerade L5 in 18C gezeigt.
Somit kann in diesem Gang ein umgekehrter Zustand realisiert werden, in dem die Drehung des Motor/Generators verlangsamt wird.
8. Andere Ausführungsformen
Die oben erläuterten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele von Strukturen der Schaltplanetengetriebeeinheit P1 und der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit P2, und sind auch lediglich Beispiele von Anordnungsstrukturen der Reibeingriffsmittel für ihre Drehelemente. Jede Struktur, die sich von den oben beschriebenen Strukturen unterscheidet, und die eine Struktur der vorliegenden Erfindung realisieren kann, ist im Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Durch die vorliegende Erfindung kann eine Hybridantriebseinheit H erzielt werden, die als elektrische Drehmaschine MG eine vergleichsweise kleine elektrische Drehmaschine verwenden kann, und die außerdem besonders einfach installiert werden kann, ohne dass ein hoher Hydraulikdruck erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erzielt eine Hybridantriebseinheit (H), die als elektrische Drehmaschine (MG) eine vergleichsweise kleine elektrische Drehmaschine verwenden kann, und die außerdem besonders leicht installiert werden kann, ohne dass ein hoher Hydraulikdruck benötigt wird.
Die Hybridantriebseinheit (H), die ein mit einem Motor (E) verbundenes Eingangsbauteil (I), ein mit Rädern W verbundenes Ausgangsbauteil (O), eine einzige elektrische Drehmaschine (MG) und ein Paar von Planetengetriebeeinheiten (P1 und P2) enthält, von denen jede zumindest drei Drehelemente aufweist, und die in der Lage ist, eine Mehrzahl von Gängen zu realisieren, ist so strukturiert, dass eine Planetengetriebeeinheit (P2) zumindest ein fixiertes Drehelement enthält, das als ein Drehelement dient, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil (Ds) gestoppt wird, und außerdem als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zum Vermindern der Drehzahl der elektrischen Drehmaschine (MG) und zum Übertragen der Drehung auf das Ausgangsbauteil (O) in jedem der Gänge dient, und so, dass die andere Planetengetriebeeinheit (P1) als eine Schaltplanetengetriebeeinheit zum Übertragen der Drehung des Eingangsbauteils (I) auf das Ausgangsbauteil dient, mit oder ohne Veränderung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 1998-339182 A [0006]
- JP 2006-183760 A [0006]

Claims

Hybridantriebseinheit mit: einem mit einem Motor verbunden Eingangsbauteil; einem mit Rädern verbundenen Ausgangsbauteil; einer elektrischen Drehmaschine; und einem Paar von Planetengetriebeeinheiten mit jeweils zumindest drei Drehelementen, wobei die Hybridantriebseinheit eine Mehrzahl von Gängen realisieren kann, eine der Planetengetriebeeinheiten zumindest ein fixiertes Drehelement enthält, das als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt ist, und als eine Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit zum Verlangsamen der Drehung der elektrischen Drehmaschine und zum Übertragen der Drehung an das Ausgangsbauteil in jedem der Gänge dient, und die andere der Planetengetriebeeinheiten als eine Schaltplanetengetriebeeinheit zum Übertragen von Drehung des Eingangsbauteils auf das Ausgangsbauteil, mit oder ohne Schalten, dient.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 1, die in der Lage ist, sowohl einen unabhängigen Betriebsmodus, in dem das Paar von Planetengetriebeeinheiten unabhängig voneinander arbeitet, als auch einen Einheitsbetriebsmodus zu realisieren, in dem das Paar von Planetengetriebeeinheiten als eine Einheit arbeitet.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 2, die im Einheitsbetriebsmodus eine Mehrzahl von Gängen realisiert.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gänge einen Schnellgang enthalten, in dem ein Motorausgang mit einer erhöhten Drehzahl auf das Ausgangsbauteil übertragen wird.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Motor von der elektrischen Drehmaschine getrennt werden kann.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Drehmaschine in Bezug auf das Paar von Planetengetriebeeinheiten auf der Seite des Motors angeordnet ist.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit, in der Reihenfolge der Drehzahl, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, und ein drittes Drehelement enthält; das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit ein Drehelement ist, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil gestoppt wird; das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist; und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit eine Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen mit zumindest drei Drehelementen enthält.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schaltplanetengetriebeeinheit eine Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen mit zumindest drei Drehelementen enthält.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von Gängen einen Rückwärtsgang enthält.
Hybridantriebseinheit mit: einem mit einem Motor verbundenen Eingangsbauteil; einem mit Rädern verbundenen Ausgangsbauteil; einer einzigen elektrischen Drehmaschine; einer Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit; und einer Schaltplanetengetriebeeinheit, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wo bei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit einem nicht drehenden Bauteil verbunden ist und außerdem selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit verbunden ist und außerdem mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit verbunden ist, und außerdem selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist.
Hybridantriebseinheit mit: einem mit einem Motor verbundenen Eingangsbauteil; einem mit Rädern verbundenen Ausgangsbauteil; einer einzelnen elektrischen Drehmaschine; einer Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit; und einer Schaltplanetengetriebeeinheit, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung von einem nicht drehenden Bauteil gestoppt wird, das zweite Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit verbunden ist und außerdem mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit, sowie mit dem Eingangsbauteil und weiter mit einem nicht drehenden Bauteil verbunden ist.
Hybridantriebseinheit mit: einem mit einem Motor verbundenen Eingangsbauteil; einem mit Rädern verbundenen Ausgangsbauteil; einer einzelnen elektrischen Drehmaschine; einer Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit; und einer Schaltplanetengetriebeeinheit, wobei die Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit als ein Drehelement dient, dessen Drehung durch ein nicht drehendes Bauteil gestoppt ist, das zweite Drehelement der Drehzahlverringerungsplanetengetriebeeinheit mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement des Drehzahlverminderungsplanetengetriebemechanismus mit der elektrischen Drehmaschine verbunden ist, und die Schaltplanetengetriebeeinheit in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem zweiten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit verbunden ist, und außerdem selektiv mit dem Eingangsbauteil verbunden ist, das zweite Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit mit dem Eingangsbauteil verbunden ist, und das dritte Drehelement der Schaltplanetengetriebeeinheit selektiv mit dem dritten Drehelement der Drehzahlverminderungsplanetengetriebeeinheit verbunden ist, und außerdem selektiv mit einem nicht drehenden Bauteil verbunden ist.