DE112008003048T5

DE112008003048T5 - Antriebsstrangeinheit mit Motorgenerator

Info

Publication number: DE112008003048T5
Application number: DE112008003048T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Ota
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: US20100029429A1; JP4232844B1; JP2009096356A; CN101631688A; WO2009051056A1; US7972237B2; DE112008003048B4; CN101631688B

Abstract

Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator, wobei der Antriebsstrang in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, gekennzeichnet durch:
einen ersten Planetengetriebemechanismus mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Hohlrad und einem ersten Träger;
einen zweiten Planetengetriebemechanismus mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Träger, wobei das zweite Sonnenrad mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist;
eine Eingangswelle, die mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist;
eine Ausgangswelle, die sowohl mit dem ersten Hohlrad als auch mit dem zweiten Träger verbunden ist;
eine erste Kupplung, die selektiv den ersten Träger mit dem Motorgenerator verbindet und von diesem trennt; und
eine zweite Kupplung, die selektiv das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad mit dem Motorgenerator verbindet und von diesem trennt.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator, der in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, und insbesondere auf eine Antriebsstrangeinheit, die zur Verwendung bei einem Hybridfahrzeug geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
Hybridfahrzeuge, die durch eine Vielzahl von Bauarten von Antriebsquellen angetrieben werden, wie z. B. eine Brennkraftmaschine und einen Motorgenerator, befinden sich aktuell in praktischer Anwendung. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-258140 offenbart ein Hybridfahrzeug, das eine Antriebsstrangeinheit hat, in der Motorgeneratoren integral eingebaut sind, die in einem Leistungsübertragungspfad zwischen einer Brennkraftmaschine und Antriebsrädern angeordnet sind.
10 zeigt die Konfiguration der Antriebsstrangeinheit, die in der vorstehend genannten Offenlegungsschrift beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung weist die Antriebsstrangeinheit drei Planetengetriebemechanismen P1, P2, P3 und zwei Motorgeneratoren MG1, MG2 auf. Jeder der Planetengetriebemechanismen P1 bis P3 weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger auf.
Bei der Antriebsstrangeinheit ist ein erster Träger 1c eines ersten Planetengetriebemechanismus P1 mit einer Eingangswelle In, die mit der Kraftmaschine des Hybridfahrzeugs verbunden ist, integral drehbar verbunden. Ein erster Motorgenerator MG1 ist mit einem ersten Sonnenrad 1s des ersten Planetengetriebemechanismus P1 integral drehbar verbunden. Ein zweiter Motorgenerator MG2 ist mit einem ersten Hohlrad 1r des ersten Planetengetriebemechanismus P1 integral drehbar verbunden.
Ein zweiter Planetengetriebemechanismus P2 und ein dritter Planetengetriebemechanismus P3 sind benachbart an der Seite angeordnet, die von der Kraftmaschine mit Bezug auf den zweiten Motorgenerator MG2 entgegengesetzt ist. Ein zweites Sonnenrad 2s des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 und ein drittes Sonnenrad 3s des dritten Planetengetriebemechanismus P3 sind integral drehbar verbunden. Ein zweiter Träger 2c des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 und ein drittes Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 sind integral drehbar verbunden. Das zweite Sonnenrad 2s und das dritte Sonnenrad 3s, die integral drehbar verbunden sind, sind mit dem ersten Hohlrad 1r integral drehbar verbunden. Der zweite Träger 2c und das dritte Hohlrad 3r, die integral drehbar verbunden sind, sind mit einer Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit verbunden.
Die Antriebsstrangeinheit weist ebenso eine Bremse B, die eine Drehung des zweiten Hohlrads 2r anhalten kann, und eine Kupplung C auf, die selektiv den ersten Träger 1c mit dem dritten Träger 3c verbindet und von diesem trennt. Durch Umschalten des Eingriffszustands der Bremse B und der Kupplung C wird die Leistungsübertragung der Antriebsstrangeinheit zwischen drei Betriebsarten umgeschaltet.
Bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren von 10 tritt ein Durchrutschen oder anders gesagt ein Schleppwiderstand zwischen der Bremse B und dem zweiten Hohlrad 2r auf, wenn die Bremse B eingerückt wird. Das verringert die Effizienz der Leistungsübertragung. Demgemäß kann eine Verringerung der Leistungsübertragungseffizienz, die durch das Durchrutschen verursacht wird, nicht vermieden werden, solange die herkömmliche Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren die Bremse B hat.

Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-258140

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator zu schaffen, die eine Verringerung einer Leistungsübertragungseffizienz unterbinden kann.
Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe und gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator vorgesehen. Der Antriebsstrang ist in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet und weist einen ersten Planetengetriebemechanismus, einen zweiten Planetengetriebemechanismus, eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung auf. Der erste Planetengetriebemechanismus hat ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen ersten Träger. Der zweite Planentengetriebemechanismus hat ein zweites Sonnenrad, ein zweites Hohlrad und einen zweiten Träger. Das zweite Sonnenrad ist mit dem ersten Sonnenrad verbunden. Die Eingangswelle ist mit dem zweiten Hohlrad verbunden. Die Ausgangswelle ist sowohl mit dem ersten Hohlrad als auch mit dem zweiten Träger verbunden. Die erste Kupplung verbindet und trennt selektiv den ersten Träger mit und von dem Motorgenerator. Die zweite Kupplung verbindet und trennt selektiv das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad mit und von dem Motorgenerator.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist eine Tabelle, die die Betriebsarten der in 1 gezeigten Antriebsstrangeinheit schematisch zeigt;
3 ist ein Nomogramm der in 1 gezeigten Antriebsstrangeinheit;
4 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration einer Abwandlung der in 1 gezeigten Antriebsstrangeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt;
5 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
6(a) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
6(b) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Abwandlung der Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt;
7(a) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer weiteren Abwandlung der Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt;
7(b) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Abwandlung der in 7(a) gezeigten Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren schematisch zeigt;
8(a) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
8(b) ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Abwandlung der Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt;
9(a) ist ein Diagram, das die Gesamtkonfiguration einer weiteren Abwandlung der Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt;
9(b) ist ein Diagram, das die Konfiguration einer Abwandlung der in 8(a) gezeigten Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren schematisch zeigt; und
10 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration einer herkömmlichen Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren schematisch zeigt.
BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Eine Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben. Die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird in einem Hybridfahrzeug eingesetzt, das durch zwei Bauarten von Antriebsquellen angetrieben wird, die eine Brennkraftmaschine und Motorgeneratoren sind. Die Antriebsstrangeinheit ist in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet, der sich zwischen der Kraftmaschine und Antriebsrädern erstreckt. Zwei Motorgeneratoren sind integral in der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels eingebaut.
Unter Bezugnahme auf 1 sind bei der Antriebsstrangeinheit ein erster Motorgenerator MG1, ein erster Planetengetriebemechanismus P1, ein zweiter Planetengetriebemechanismus P2 und ein zweiter Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite angeordnet, die die Seite ist, die der Kraftmaschine entspricht. Der erste Planetengetriebemechanismus P1 und der zweite Planetengetriebemechanismus P2 umfassen jeweils drei Bauteile, die ein Sonnenrad, ein Träger und ein Hohlrad sind, und bilden einen Differenzialgetriebemechanismus.
Der erste Motorgenerator MG1 ist an einem äußeren Umfang einer Eingangswelle In der Antriebsstrangeinheit angeordnet. Die Eingangswelle In ist mit einer Ausgangswelle der Kraftmaschine über einen Drehmomentwandler und eine Kupplung verbunden. Der erste Motorgenerator MG1 ist mit dem ersten Planetengetriebemechanismus P1 durch eine erste Kupplung C1 und eine zweite Kupplung C2 verbunden. Genauer gesagt ist ein Rotor des ersten Motorgenerators mit einem ersten Träger 1c des ersten Planetengetriebemechanismus P1 über die erste Kupplung C1 integral drehbar verbunden. Der Rotor des ersten Motorgenerators MG1 ist mit einem ersten Sonnenrad 1s des ersten Planetengetriebemechanismus P1 über die zweite Kupplung C2 integral drehbar verbunden. Bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in einem inneren Umfangsabschnitt des ersten Motorgenerators MG1 aufgenommen.
Ein zweiter Planetengetriebemechanismus P2 ist an einer Ausgangsseite des ersten Planetengetriebemechanismus P1 angeordnet, die die Seite ist, die den Antriebsrädern entspricht. Ein zweites Hohlrad 2r des zweiten Planetengetriebemechanismus P1 ist mit er Eingangswelle In der Antriebsstrangeinheit integral drehbar verbunden. Ein zweites Sonnenrad 2s des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 ist mit dem ersten Sonnenrad 1s des ersten Planetengetriebemechanismus P1 integral drehbar verbunden. Ein zweiter Träger 2c des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 ist mit einer Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit, die mit einem ersten Hohlrad 1r des ersten Planetengetriebemechanismus P1 und den Antriebsrädern verbunden ist, integral drehbar verbunden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Ausgangswelle Out außerhalb des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 und ist mit dem ersten Hohlrad 1r des ersten Planetengetriebemechanismus P1 verbunden. Ein Parkzahnrad PG, das integral mit dem zweiten Träger 2c und dem ersten Hohlrad 1r drehbar ist, ist an einem Abschnitt der Ausgangswelle Out angeordnet, der sich außerhalb des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 erstreckt. Eine Drehung des Parkzahnrads PG kann durch einen Parkstab angehalten werden. Auf diese Weise wird die Drehung der Ausgangswelle Out angehalten, wenn das Hybridfahrzeug geparkt wird.
Der zweite Motorgenerator MG2 ist an dem äußeren Umfang der Ausgangswelle Out an der Ausgangsseite des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 angeordnet, die die Seite ist, die den Antriebsrädern entspricht. Ein Rotor des zweiten Motorgenerators MG2 ist mit der Ausgangswelle Out integral drehbar verbunden.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispieles zwischen drei Leistungsübertragungsbetriebsarten in Abhängigkeit von dem Zustand der ersten Kupplung C1 und dem Zustand der zweiten Kupplung C2 umschaltbar. Jede der Leistungsübertragungsbetriebsarten der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 hat die Antriebsstrangeinheit zwei Leistungsübertragungsbetriebsarten, die eine Hybridbetriebsart mit geringer Ausgangsleistung (HV) (eine erste Leistungsübertragungsbetriebsart) und eine HV-Betriebsart mit hoher Ausgangsleistung (eine zweite Leistungsübertragungsbetriebsart) als HV-Betriebsarten sind, bei denen der erste Motorgenerator MG1 die Ausgangsleistung der Kraftmaschine unterstützt. Die Antriebsstrangeinheit hat ebenso eine Getriebedirektverbindungsbetriebsart (TM-Direktverbindungsbetriebsart) (eine dritte Leistungsübertragungsbetriebsart), bei der die Eingangswelle In die Ausgangswelle Out mechanisch direkt verbunden sind. 3 ist ein Nomogramm, das die drei Leistungsübertragungsbetriebsarten der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels darstellt.
In der HV-Betriebsart mit geringer Ausgangsleistung ist die erste Kupplung C1 eingerückt und ist die zweite Kupplung C2 ausgerückt. Das verbindet den Rotor des ersten Motorgenerators MG1 mit dem ersten Träger 1c des ersten Planetengetriebemechanismus P1 integral drehbar. In diesem Zustand werden die Antriebsleistung der Kraftmaschine, die über die Eingangswelle In eingeleitet wird, und die Antriebsleistung, die durch den ersten Motorgenerator MG1 erzeugt wird, zusammengesetzt und an die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit abgegeben.
In der HV-Betriebsart mit hoher Ausgangsleistung ist die erste Kupplung C1 ausgerückt und ist die zweite Kupplung C2 eingerückt. Das verbindet den Rotor des ersten Motorgenerators MG1 mit dem ersten Sonnenrad 1s des ersten Planentengetriebemechanismus P1 und mit dem zweiten Sonnenrad 2s des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 jeweils integral drehbar. Ebenso werden in diesem Zustand die Antriebsleistung der Kraftmaschine, die über die Eingangswelle In eingeleitet wird, und die Antriebsleistung, die durch den ersten Motorgenerator MG1 erzeugt wird, zusammengesetzt und an die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit abgegeben. Jedoch wird das Drehmoment des ersten Motorgenerators MG1 in dieser Betriebsart in einem verstärkten Zustand im Vergleich mit der HV-Betriebsart mit geringer Ausgangsleistung abgegeben. Als Folge stellt die HV-Betriebsart mit hoher Ausgangsleistung eine höhere Abgabe als die HV-Betriebsart mit geringer Ausgangsleistung zur Verfügung.
In der TM-Direktverbindungsbetriebsart sind sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 eingerückt. Das verbindet den Rotor des ersten Motorgenerators MG1 mit dem ersten Sonnenrad 1s und dem ersten Träger 1c des ersten Planetengetriebemechanismus P1 jeweils integral drehbar. Wenn das erste Sonnenrad 1s und der erste Träger 1c des ersten Planetengetriebemechanismus P1 integral drehbar verbunden sind, drehen sich alle Bauteile des ersten Planetengetriebemechanismus P1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 integral. Als Folge drehen sich die Eingangswelle In und die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit integral auf mechanischem Weg.
Die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist zwischen den drei Leistungsübertragungsbetriebsarten in der Abhängigkeit von den Umständen umschaltbar. Wenn das Fahrzeug in einem Bereich mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit fährt, wie es der Fall ist, wenn das Fahrzeug in einer Stadt fährt, wird der Betrieb der Antriebsstrangeinheit zwischen den vorstehend beschriebenen zwei HV-Betriebsarten entsprechend einer angeforderten Ausgangsleistung umgeschaltet. Wenn das Fahrzeug in einem Bereich mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird die TM- Direktverbindungsbetriebsart verwendet, um eine höchst effiziente Fahrt des Fahrzeugs zu gestatten.
Ferner wird der Betrieb der Antriebsstrangeinheit zwischen den zwei HV-Betriebsarten umgeschaltet, wenn der erste Motorgenerator MG1 Elektrizität regeneriert. Das gestattet, dass der erste Motorgenerator MG1 die Leistung mit einer Drehzahl regeneriert, die eine höhere Effizienz für die Leistungsregeneration sicherstellt. Insbesondere wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Eingriffszustand der ersten Kupplung C1 und derjenige der zweiten Kupplung C2 so ausgewählt, dass der erste Motorgenerator MG1 sich mit einer Drehzahl dreht, die eine höhere Leistungserzeugungseffizienz sicherstellt. Das gestattet, dass der erste Motorgenerator MG1 die Leistung mit einer verbesserten Effizienz regeneriert.
Wenn der zweite Motorgenerator MG2 Leistung regeneriert, sind sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 ausgerückt. In diesem Zustand drehen sich alle Bauteile des ersten Planetengetriebemechanismus P1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 im Leerlauf, wobei somit die Antriebsstrangeinheit in einem Zustand gehalten wird, in welchem keine Leistungsübertragung zwischen der Eingangswelle In und der Ausgangswelle Out auftritt, nämlich in einem neutralen Zustand. Das gestattet, dass die gesamte Leistung, die von den Antriebsrädern eingeleitet wird, durch den zweiten Motorgenerator MG2 verbraucht wird, um Leistung zu regenerieren. Das verbessert die Effizienz der Leistungsregeneration durch den zweiten Motorgenerator MG2.
Die Antriebsstrangeinheit ändert die Betriebszustände des zweiten Motorgenerators MG2, der direkt mit der Ausgangswelle Out verbunden ist, entsprechend den Umständen. Das gestattet, dass der zweite Motorgenerator MG2 effektiv eine Drehmomentunterstützung oder eine Leistungsregeneration durchführt. Ebenso nimmt auf diese Weise der zweite Motorgenerator MG2 eine Änderung der Antriebskraft auf, die durch Umschalten der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 zwischen dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand verursacht wird, die ein Schaltstoß ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

(1) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren in den Formen konfiguriert, die in den folgenden Punkten (a) bis (f) beschrieben sind.
(a) Die Antriebsstrangeinheit weist den ersten Planetengetriebemechanismus P1 auf, der das erste Sonnenrad 1s, das erste Hohlrad 1r und den ersten Träger 1c hat.
(b) Die Antriebsstrangeinheit weist den zweiten Planetengetriebemechanismus P2 auf, der wie der erste Planetengetriebemechanismus P1 das zweite Sonnenrad 2s, das zweite Hohlrad 2r und den zweiten Träger 2c hat, wobei das zweite Sonnenrad 2s mit dem ersten Sonnenrad 1s des ersten Planetengetriebemechanismus P1 verbunden ist.
(c) Die Eingangswelle In der Antriebsstrangeinheit ist mit dem zweiten Hohlrad 2r des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 verbunden.
(d) Die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit ist sowohl mit dem ersten Hohlrad 1r des ersten Planetengetriebemechanismus P1 als auch dem zweiten Träger 2c des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 verbunden.
(e) Die Antriebsstrangeinheit weist die erste Kupplung C1 auf, die selektiv den ersten Träger 1c des ersten Planetengetriebemechanismus P1 mit dem ersten Motorgenerator MG1 verbindet und von diesem trennt.
(f) Die Antriebsstrangeinheit weist die zweite Kupplung C2 auf, die selektiv die Sonneräder (das erste Sonnenrad 1s und das zweie Sonnenrad 2s) des ersten Planetengetriebemechanismus P1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 mit dem ersten Motorgenerator MG1 verbindet und von diesem trennt.

Bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die konfiguriert ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird der Betrieb zwischen den drei Leistungsübertragungsbetriebsarten durch selektives Einrücken und Ausrücken der ersten und der zweiten Kupplung C1, C2 ohne Einsetzen einer Bremse umgeschaltet. Das gestattet eine effizientere Leistungsübertragung ohne Verringern der Leistungsübertragungseffizienz aufgrund eines Durchrutschens der Bremse.

(2) Bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Umschalten der vorstehend beschriebenen Leistungsübertragungsbetriebsarten, die die HV-Betriebsart mit geringer Ausgangsleistung, die HV-Betriebsart mit hoher Ausgangsleistung und die TM-Direktverbindungsbetriebsart sind, durch eine vergleichsweise geringe Anzahl von Bauteilen durchgeführt. Das spart Herstellungskosten für die Antriebsstrangeinheit.
(3) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann, wenn eine hohe Ausgangsleistung erforderlich ist, wenn das Fahrzeug in einem Bereich mit geringer bis mittlerer Geschwindigkeit fährt, wenn nämlich die Ausgangswelle Out sich in einem Bereich mit geringer bis mittlerer Drehzahl dreht, die erste Kupplung C1 ausgerückt und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Wenn das Fahrzeug in einem Geschwindigkeitsbereich fährt, der ein anderer als der Bereich mit geringer bis mittlerer Geschwindigkeit ist, wird die erste Kupplung C1 eingerückt und wird die zweite Kupplung C2 ausgerückt. Als Folge wird eine Drehmomentunterstützung durch den ersten Motorgenerator MG1 effizient entsprechend dem angeforderten Drehmoment durchgeführt.
(4) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann, wenn der erste Motorgenerator MG1 Elektrizität regeneriert, der Betrieb zwischen der HV-Betriebsart mit hoher Ausgangsleistung und der HV-Betriebsart mit geringer Ausgangsleistung derart umgeschaltet, dass der erste Motorgenerator MG1 sich mit der Drehzahl dreht, die die höhere Leistungsübertragungseffizienz sicherstellt. Das gestattet, dass der erste Motorgenerator MG1 Elektrizität mit einer verbesserten Effizienz regeneriert.
(5) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden dann, wenn das Fahrzeug in einem Bereich mit hoher Geschwindigkeit fährt, wenn nämlich die Ausgangswelle Out sich in einem Bereich mit hoher Drehzahl dreht, die erste Kupplung C1 und auch die zweite Kupplung C2 eingerückt. Das hält die Eingangswelle In und die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit in einem Zustand, in welchem sie direkt und mechanisch miteinander integral drehbar verbunden sind. Demgemäß wird eine Verringerung der Leistungsübertragungseffizienz vermieden, die durch einen Elektrizitätsverlust verursacht wird, der sich aus dem Betrieb des ersten Motorgenerators MG1 ergibt. Das stellt eine höchst effiziente Fahrt des Fahrzeugs sicher.
(6) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 in dem inneren Umfangsabschnitt des ersten Motorgenerators MG1 angeordnet. Das verhindert, dass sich die Gesamtlänge der Antriebsstrangeinheit, die die Länge von der Eingangswelle In bis zu der Ausgangswelle Out in der axialen Richtung der Antriebsstrangeinheit ist, sich vergrößert. Ferner sind nur die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2 und die Eingangswelle In in dem inneren Umfangsabschnitt des ersten Motorgenerators MG1 angeordnet, aber sind dies die Planetengetriebemechanismen P1, P2 nicht. Das unterbindet eine Vergrößerung des Außendurchmessers des ersten Motorgenerators MG1 oder anders gesagt des Außendurchmessers der Antriebsstrangeinheit. Als Folge wird die Antriebsstrangeinheit einfach entweder an einem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Hinterradantrieb, bei dem eine Antriebsstrangeinheit mit einem kleineren Außendurchmesser insbesondere benötigt wird, oder einem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Vorderradantrieb eingebaut, bei dem die Gesamtlänge der Antriebsstrangeinheit begrenzt ist.
(7) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der zweite Motorgenerator MG2, der mit der Ausgangswelle Out verbunden ist, zusätzlich zu dem ersten Motorgenerator MG1 eingesetzt. Durch die Verwendung der zweiten Motorgeneratoren werden die Drehmomentunterstützung und die Elektrizitätsregeneration effektiver durchgeführt. Ebenso nimmt der zweite Motorgenerator MG2 die Änderung der Antriebskraft auf, die durch Umschalten der Eingriffszustände der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 verursacht wird, die den Schaltstoß darstellt.
(8) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Motorgenerator MG2 an dem äußeren Umfang des Abschnitts der Ausgangswelle Out entsprechend der Ausgangsseite des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 angeordnet. Demgemäß ist nur die Ausgangswelle Out in dem inneren Umfang des zweiten Motorgenerators MG2 gelegen. Das verringert den Außendurchmesser des zweiten Motorgenerators MG2, wodurch somit der Außendurchmesser der Antriebsstrangeinheit verringert wird.
(9) Wenn der zweite Motorgenerator MG2 Elektrizität regeneriert, werden sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 ausgerückt, um zu verursachen, dass jedes Bauteil des ersten Planetengetriebemechanismus P1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 sich im Leerlauf dreht. Das gestattet, dass die gesamte Leistung, die von den Antriebsrädern eingeleitet wird, durch die Elektrizitätsregeneration des zweiten Motorgenerators MG2 verbraucht wird. Die Elektrizitätsregeneration wird somit effizient durchgeführt.
(10) Die Konfiguration der Antriebsstrangeinheit ist in den Abschnitt entsprechend dem zweiten Motorgenerator MG2, den Abschnitt entsprechend den Planetengetriebemechanismen P1, P2 und den Abschnitt entsprechend dem ersten Motorgenerator MG1 in dieser Reihenfolge von der Ausgangsseite aufgeteilt. Demgemäß wird die Antriebsstrangeinheit durch Zusammenbauen der drei Abschnitte in einer Abfolge hergestellt. Die Antriebsstrangeinheit wird somit vergleichsweise einfach zusammengebaut.
(11) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Ausgangswelle Out aus dem zweiten Planetengetriebemechanismus P2 und ist mit dem ersten Hohlrad 1r des ersten Planetengetriebemechanismus P1 verbunden. Das Parkzahnrad PG ist an dem Abschnitt der Eingangswelle Out angeordnet, der sich aus dem zweiten Planetengetriebemechanismus P2 erstreckt. Da das Parkzahnrad PG die Ausgangswelle Out mit Bezug auf eine große Antriebskraft zuverlässig fixieren muss, muss das Parkzahnrad PG einen großen Außendurchmesser bis zu einem gewissen Ausmaß haben. Wenn die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit mit einem Sonnenrad eines Planetengetriebemechanismus verbunden wird, kann ein ausreichender Außendurchmesser an einem Parkzahnrad nicht sichergestellt werden. In diesem Fall muss das Parkzahnrad als separates Bauteil bereitgestellt werden. Jedoch ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Parkzahn PG an dem Abschnitt der Ausgangswelle Out angeordnet, der sich aus dem zweiten Planetengetriebemechanismus P2 erstreckt. Als Folge wird das Parkzahnrad PG mit einem großen Außendurchmesser einfach installiert.

Die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann konfiguriert werden, wie in 4 dargestellt ist. Bei der Antriebsstrangeinheit, die in 1 dargestellt ist, sind der erste Motorgenerator MG1, der erste Planetengetriebemechanismus P1, der zweite Planetengetriebemechanismus P2 und der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite angeordnet (der Seite, die der Brennkraftmaschine entspricht). Bei der Antriebsstrangeinheit, die in 4 dargestellt ist, sind der zweite Planetengetriebemechanismus P2, der erste Motorgenerator MG1, der erste Planetengetriebemechanismus P1 und der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite angeordnet (die Seite, die der Kraftmaschine entspricht). Die Bauteile der Antriebsstrangeinheit von 4 sind auf dieselbe Weise verbunden, wie die Bauteile der Antriebsstrangeinheit von 1. Da nämlich die Bauteile auf dieselbe Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel verbunden sind, werden dieselben Vorteile wie die Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels erhalten, auch wenn die Anordnungsreihenfolgen der Einheiten abgewandelt sind. Anders gesagt hat die Antriebsstrangeinheit von 4 dieselben Vorteile wie die Vorteile (1) bis (11).
Eine Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 erklärt. In der folgenden Beschreibung werden dieselben oder ähnliche Bezugszeichen den Bauteilen des zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels zugeordnet, die dieselben oder ähnliche entsprechende Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels sind. Eine genaue Beschreibung dieser Bauteile wird ausgelassen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die axiale Länge der Abtriebsstrangeinheit durch Anordnen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 in dem inneren Umfangsabschnitt des ersten Motorgenerators MG1 verringert. Jedoch ist eine solche Beschränkung der axialen Länge der Antriebsstrangeinheit bei einem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Hinterradantrieb nicht so sehr benötigt wie bei einem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Vorderradantrieb, aber ist die Verringerung der radialen Abmessung der Getriebestrangeinheit eher als diejenige der axialen Länge bei dem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Hinterradantrieb in hohem Maße erforderlich. Um diese Anforderung zu erfüllen, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die radiale Abmessung der Antriebsstrangeinheit weitergehend verringert, während die Funktionen aufrecht erhalten werden, die denjenigen der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels äquivalent sind, indem die Antriebsstrangeinheit konfiguriert wird, wie nachstehend beschrieben ist.
Wie in 5 dargestellt ist, hat die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Eingangswelle In, eine Ausgangswelle Out, zwei Motorgeneratoren MG1, MG2, zwei Planetengetriebemechanismen P1, P2 und zwei Kupplungen C1, C2 wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Bauteile sind auf dieselbe Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel verbunden. Jedoch sind bei der Antriebsstrangeinheit des zweiten Ausführungsbeispiels die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 an Positionen angeordnet, die von den Positionen des ersten Ausführungsbeispiels verschieden sind. Insbesondere sind bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 zwischen dem ersten Motorgenerator MG1 und dem ersten Planetengetriebemechanismus P1 gelegen. Anders gesagt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, sind der erste Motorgenerator MG1, ein Kupplungsabschnitt, der durch die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 ausgebildet wird, und der erste Planetengetriebemechanismus P1 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet.
Die Funktionen der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind dieselben wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels und das vorliegende Ausführungsbeispiel hat im Wesentlichen dieselben Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel. Anders gesagt werden ebenso bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Vorteile erhalten, die dieselben oder ähnliche wie die Punkte (1)–(5) und (7)–(11) sind. Ferner werden zusätzlich zu diesen Vorteilen der Außendurchmesser des ersten Motorgenerators MG1 und folglich der Außendurchmesser der Antriebsstrangeinheit weitergehend verringert, indem nur die Eingangswelle In in dem inneren Umfangsabschnitt des ersten Motorgenerators MG1 angeordnet wird. Als Folge hat die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen weitergehend verringerten Außendurchmesser und ist für den Einbau in einem Fahrzeug mit vorn eingebauter Kraftmaschine und Hinterradantrieb vorzuziehen.
Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Reihenfolge der Anordnung der Bauteile ebenso bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels geändert werden. Insbesondere kann die Anordnungsreihenfolge so geändert werden, dass der zweite Planetengetriebemechanismus P2, der erste Motorgenerator MG1, der erste Planetengetriebemechanismus P1 und der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite angeordnet sind (die Seite, die der Brennkraftmaschine entspricht). Ebenso werden in diesem Fall, solange die Bauteile auf dieselbe Weise wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel verbunden werden, dieselben Vorteile wie diejenigen des zweiten Ausführungsbeispiels erhalten.
Eine Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6(a) beschrieben. Die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist durch Hinzufügen eines Untersetzungsmechanismus, der die Ausgangsleistung verstärkt, zu der Antriebsstrangeinheit des ersten Ausführungsbeispiels konfiguriert.
Mit Bezugnahme auf 6(a) ist der Untersetzungsmechanismus, der das zusätzliche Bauteil des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, an der Ausgangsseite des zweiten Motorgenerators MG2 gelegen. Der Untersetzungsmechanismus weist einen dritten Planetengetriebemechanismus P3, eine dritte Kupplung C3 und eine Bremse B auf.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit mit einem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Ein dritter Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 ist mit einer Endausgangswelle FO, die die Endausgangswelle der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, integral drehbar verbunden. Ferner weist die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels die dritte Kupplung C3, die selektiv das dritte Hohlrad 3r mit dem dritten Träger 3c verbindet und von diesem trennt, und die Bremse B auf, die selektiv die Drehung eines dritten Sonnenrads 3s des dritten Planetengetriebemechanismus P3 anhält.
Bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels drehen sich die Bauteile des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral, wenn die dritte Kupplung C3 das dritte Hohlrad 3r mit dem dritten Träger 3c integral drehbar verbindet und die Bremse B ausgerückt ist. Das dreht die Endausgangswelle FO und die Ausgangwelle Out integral. Anders gesagt wird die Ausgangsleistung der Ausgangswelle Out direkt über die Endausgangswelle FO abgegeben.
Wenn die dritte Kupplung C3 ausgerückt wird, um zu gestatten, dass das dritte Hohlrad 3r und der dritte Träger 3c sich separat drehen und die Drehung des dritten Sonnenrads 3s durch die Bremse B angehalten wird, wird die Drehung der Ausgangswelle Out verringert und auf die Endausgangswelle FO übertragen. Als Folge wird das Drehmoment der Ausgangswelle Out verstärkt und von der Endausgangswelle FO abgegeben. Demgemäß wird die Ausgangsleistung der Antriebsstrangeinheit in diesem Stadium verstärkt.
Die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat zusätzlich zu den Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels den folgenden Vorteil. Da insbesondere in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausgangsleistung durch den Untersetzungsmechanismus verstärkt wird, wird eine weitergehende Erhöhung der Ausgangsleistung ermöglicht. Wenn die Ausgangsleistung gleich derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist, kann ebenso der erste Motorgenerator MG2 mit einer reduzierten Abmessung ausgeführt werden. Der Untersetzungsmechanismus, der bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendet wird, kann bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des zweiten Ausführungsbeispiels eingesetzt werden.
Der Untersetzungsmechanismus der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann konfiguriert werden, wie in 6B dargestellt ist. Bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren, die in 6B dargestellt ist, ist der Untersetzungsmechanismus an der Ausgangsseite des zweiten Motorgenerators MG2 angeordnet. Wie der Untersetzungsmechanismus des vorherigen Ausführungsbeispiels hat der Untersetzungsmechanismus von 6B einen dritten Planetengetriebemechanismus P3, eine dritte Kupplung C3 und eine Bremse B.
Bei der Antriebsstrangeinheit von 6B ist die Ausgangswelle Out mit dem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Der dritte Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 ist mit der Endausgangswelle FO der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels verbunden. Ferner wird wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Bremse B, die die Drehung des dritten Sonnenrads 3s des dritten Planetengetriebemechanismus P3 selektiv anhält, eingesetzt.
Jedoch verbindet die dritte Kupplung C3 der Antriebsstrangeinheit von 6B das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 und trennt dieses davon. Ebenso funktioniert bei dieser Antriebsstrangeinheit der Untersetzungsmechanismus im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie derjenige der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Der Untersetzungsmechanismus kann an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet werden, die die Seite ist, die der Kraftmaschine entspricht. Bei der Antriebsstrangeinheit, die in 7(a) dargestellt ist, sind der dritte Planetengetriebemechanismus P3, die dritte Kupplung C3 und die Bremse B an der Eingangsseite des ersten Motorgenerators MG1 angeordnet. Insbesondere wird die Antriebsleistung der Kraftmaschine in das dritte Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 eingeleitet. Die Eingangswelle In der Antriebsstrangeinheit des ersten Ausführungsbeispiels ist mit dem dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Die dritte Kupplung C3 ist derart angeordnet, dass sie selektiv das dritte Hohlrad 3r mit dem dritten Träger 3c verbindet und von diesem trennt. Die Bremse B ist so angeordnet, dass sie selektiv die Drehung des dritten Sonnenrads 3s des dritten Planetengetriebemechanismus P3 anhält. Auch wenn der Untersetzungsmechanismus an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet ist, wie beschrieben wurde, werden dieselben Vorteile wie diejenigen für den Fall erhalten, in dem der Untersetzungsmechanismus an der Ausgangsseite gelegen ist.
Der Aufbau des Untersetzungsmechanismus, der an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet ist, kann abgewandelt werden, wie in 7(b) dargestellt ist. Der Untersetzungsmechanismus der Antriebsstrangeinheit, der in 7(b) dargestellt ist, ist identisch mit demjenigen der Antriebsstrangeinheit, die in 7(a) dargestellt ist, außer dass die dritte Kupplung C3 des Untersetzungsmechanismus von 7(b) so angeordnet ist, dass sie selektiv das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 verbindet und von diesem trennt. Die Vorteile der Antriebsstrangeinheit mit dem Untersetzungsmechanismus von 7(b) sind grundsätzlich dieselben wie diejenigen der Antriebsstrangeinheit von 7(a).
Eine Antriebsstrangeinheit mit Motorgeneratoren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 8(a) erklärt. Die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist durch Hinzufügen eines Übersetzungsmechanismus, der eine Ausgangsdrehzahl erhöht, zu der Antriebsstrangeinheit des ersten Ausführungsbeispiels konfiguriert.
Wie in 8(a) dargestellt ist, ist der Übersetzungsmechanismus, der das zusätzliche Bauteil des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, an der Ausgangsseite des zweiten Motorgenerators MG2 angeordnet. Der Übersetzungsmechanismus weist den dritten Planetengetriebemechanismus P3, die dritte Kupplung C3 und die Bremse B wie der Untersetzungsmechanismus des dritten Ausführungsbeispiels auf.
Bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Ausgangswelle Out der Antriebsstrangeinheit des ersten Ausführungsbeispiels mit dem dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Das dritte Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 ist mit der Endausgangswelle Fo der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels integral drehbar verbunden. Die Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist ebenso die dritte Kupplung C3, die selektiv das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 verbindet und von diesem trennt, und die Bremse B auf, die selektiv die Drehung des dritten Sonnenrads 3s anhält.
Wenn die dritte Kupplung C3 das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Träger 3c verbindet und die Bremse B bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgerückt ist, das konfiguriert ist, wie vorstehend beschrieben ist, drehen sich alle Bauteile des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral. Das verursacht eine integrale Drehung der Endausgangswelle FO und der Ausgangswelle Out. Die Ausgangsleistung der Ausgangswelle Out wird nämlich an die Endausgangswelle FO abgegeben.
Wenn das dritte Sonnenrad 3s und der dritte Träger 3c sich separat drehen können, indem die dritte Kupplung C3 ausgerückt ist, und die Drehung des dritten Sonnenrads 3s durch die Bremse B angehalten ist, wird die Drehung der Ausgangswelle Out erhöht und wird auf die Endausgangswelle FO übertragen. Anders gesagt übersteigt die Drehzahl der Endausgangswelle FO die Drehzahl der Ausgangswelle Out.
Die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das beschrieben wurde, hat zusätzlich zu den Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels den folgenden Vorteil. Insbesondere wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausgangsdrehzahl durch den Übersetzungsmechanismus, der das zusätzliche Bauteil ist, erhöht. Das hebt die Fahrzeuggeschwindigkeit weitergehend an, wenn es in der Tm-Direktvereindungsbetriebsart betrieben wird. Der Übersetzungsmechanismus, der bei der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels eingesetzt wird, kann bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des zweiten Ausführungsbeispiels eingesetzt werden.
Der Übersetzungsmechanismus der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann konfiguriert werden, wie in 8(b) dargestellt ist. Ebenso ist bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren, die in 8(b) dargestellt ist, der Übersetzungsmechanismus an der Ausgangsseite des zweiten Motorgenerators MG2 angeordnet. Wie der Übersetzungsmechanismus der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele hat der Übersetzungsmechanismus den dritten Planetengetriebemechanismus P3, die dritte Kupplung C3 und die Bremse B.
Bei der Antriebsstrangeinheit von 8(b) ist die Ausgangswelle Out mit dem dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Das dritte Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 ist mit der Endausgangswelle FO der Antriebsstrangeinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels integral drehbar verbunden. Ferner hat, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, die Antriebsstrangeinheit die Bremse B, die die Drehung des dritten Sonnenrads 3s des dritten Planetengetriebemechanismus P3 selektiv anhält.
Jedoch verbindet und trennt bei der Antriebsstrangeinheit, die in 8(b) dargestellt ist, die dritte Kupplung C3 selektiv das dritte Sonnenrad 3s und das dritte Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3. Ebenso funktioniert bei der Antriebsstrangeinheit, die konfiguriert ist, wie beschrieben wurde, der Untersetzungsmechanismus im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie derjenige der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Alternativ kann der Übersetzungsmechanismus an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet werden, die die Seite ist, die der Kraftmaschine entspricht. Bei der Antriebsstrangeinheit, die in 9(a) dargestellt ist, sind der dritte Planetengetriebemechanismus P3, die dritte Kupplung C3 und die Bremse B an einer Position angeordnet, die näher an der Eingangsseite als der erste Motorgenerator MG1 ist. Die Antriebsleistung der Kraftmaschine wird in den dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 eingeleitet. Die Eingangswelle In der Antriebsstrangeinheit des ersten Ausführungsbeispiels ist mit dem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 integral drehbar verbunden. Die dritte Kupplung C3 ist so angeordnet, dass sie selektiv das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Träger 3c des dritten Planetengetriebemechanismus P3 verbindet und von diesem trennt. Die Bremse B ist so angeordnet, dass sie selektiv die Drehung des dritten Sonnenrads 3s anhält. Ebenso werden in diesem Fall, dass der Übersetzungsmechanismus an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit gelegen ist, dieselben Vorteile wie diejenigen des Falls erhalten, in dem der Übersetzungsmechanismus an der Ausgangsseite angeordnet ist.
Die Konfiguration des Übersetzungsmechanismus, der an der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet ist, kann abgewandelt werden, wie in 9(b) dargestellt ist. Der Übersetzungsmechanismus der Antriebsstrangeinheit, die in 9(B) dargestellt ist, ist identisch mit demjenigen der Antriebsstrangeinheit von 9(a) konfiguriert, außer dass die dritte Kupplung C3 so angeordnet ist, dass sie selektiv das dritte Sonnenrad 3s mit dem dritten Hohlrad 3r des dritten Planetengetriebemechanismus P3 verbindet und von diesem trennt. Die Vorteile der Antriebsstrangeinheit mit dem Übersetzungsmechanismus von 9(b) sind grundsätzlich dieselben wie diejenigen der Antriebsstrangeinheit von 9(a).
Die Antriebsstrangeinheiten mit den Motorgeneratoren, die vorstehend erklärt wurden, können in den folgenden abgewandelten Formen ausgeführt werden.
Bei jeder der Antriebsstrangeinheiten des dritten Ausführungsbeispiels von seiner Abwandlung können der zweite Planetengetriebemechanismus P2, der erste Motorgenerator MG1, der erste Planetengetriebemechanismus P1 und der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet werden. Bei jeder der Antriebsstrangeinheiten des vierten Ausführungsbeispiels und seiner Abwandlung können der zweite Planetengetriebemechanismus P2, der erste Motorgenerator MG1, der erste Planetengetriebemechanismus P1 und der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite der Antriebsstrangeinheit angeordnet werden.
Bei jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele können Steuerbetriebsarten bezüglich der Umschaltung der Leistungsübertragungsbetriebsarten der Antriebsstrangeinheit nach Bedarf entsprechend den Umständen abgewandelt werden, unter denen das Leistungsübertragungssystem unter Verwendung der Antriebsstrangeinheit betrieben wird.
Bei der Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren von jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist das Parkzahnrad PG an einem Abschnitt der Ausgangswelle Out angeordnet, der sich aus dem zweiten Planetengetriebemechanismus P2 erstreckt. Jedoch kann die Lage des Parkzahnrads PG nach Bedarf geändert werden. Wenn ferner das Parkzahnrad PG unnötig ist wie in dem Fall, dass die Antriebsstrangeinheit an einem Fahrzeug eingesetzt wird, das ein anderes als ein Hybridfahrzeug ist, kann das Parkzahnrad PG weggelassen werden.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist der zweite Motorgenerator MG2 an dem äußeren Umfang der Ausgangswelle Out an der Ausgangsseite des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 angeordnet. Jedoch kann die Position des zweiten Motorgenerators MG2 nach Bedarf geändert werden. Wenn es beispielsweise notwendig ist, die Gesamtlänge der Antriebsstrangeinheit weitergehend zu verringern, kann der zweite Motorgenerator MG2 an dem Abschnitt der Ausgangswelle Out angeordnet werden, der sich aus dem zweiten Planetengetriebemechanismus P2 erstreckt, um die Gesamtlänge der Antriebsstrangeinheit zu verringern. Der zweite Motorgenerator MG2 kann nämlich an jeder geeigneten Position angeordnet werden, solange der zweite Motorgenerator MG2 mit der Ausgangswelle Out verbunden ist.
Die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren von jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele hat den ersten und den zweiten Planetengetriebemechanismus P1, P2, den ersten und den zweiten Motorgenerator MG1, MG2, und die erste und die zweite Kupplung C1, C2. Die Positionen dieser Bauteile können nach Bedarf abgewandelt werden, solange die Bauteile im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen verbunden sind. Wenn es beispielsweise annehmbar ist, den Außendurchmesser der Antriebsstrangeinheit zu vergrößern, kann der erste Motorgenerator MG1 an dem äußeren Umfang des ersten Planetengetriebemechanismus P1 angeordnet werden oder kann der zweite Motorgenerator MG2 an dem äußeren Umfang des zweiten Planetengetriebemechanismus P2 angeordnet werden.
Obwohl die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren von jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele den zweiten Motorgenerator MG2 hat, der mit der Ausgangswelle Out verbunden ist, kann der zweite Motorgenerator MG2 weggelassen werden. Auch ohne den zweiten Motorgenerator MG2 kann ein Umschalten zwischen den drei Arten der Leistungsübertragungsbetriebsarten auf dieselbe Weise wie in dem Fall durchgeführt werden, dass der zweite Motorgenerator MG2 vorgesehen ist, in dem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 zwischen dem ausgerückten Zustand und dem eingerückten Zustand umgeschaltet wird.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Leistungsübertragungssystem eines Hybridfahrzeugs verwendet. Jedoch kann die Antriebsstrangeinheit mit den Motorgeneratoren der Erfindung für andere Zwecke eingesetzt werden.
Zusammenfassung
Eine Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator ist offenbart, die einen ersten Planetengetriebemechanismus, einen zweiten Planetengetriebemechanismus, eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung hat. Der erste Planetengetriebemechanismus weist ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen ersten Träger auf. Der zweite Planetengetriebemechanismus hat ein zweites Sonnenrad, ein zweites Hohlrad und einen zweiten Träger. Das zweite Sonnenrad ist mit dem ersten Sonnenrad verbunden. Die Eingangswelle ist mit dem zweiten Hohlrad verbunden. Die Ausgangswelle ist sowohl mit dem ersten Hohlrad als auch mit dem zweiten Träger verbunden. Die erste Kupplung verbindet selektiv den ersten Träger mit dem Motorgenerator und trennt diesen davon. Die zweite Kupplung verbindet selektiv das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad mit dem Motorgenerator und trennt diese davon.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-258140 [0002, 0007]

Claims

Antriebsstrangeinheit mit einem Motorgenerator, wobei der Antriebsstrang in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, gekennzeichnet durch: einen ersten Planetengetriebemechanismus mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Hohlrad und einem ersten Träger; einen zweiten Planetengetriebemechanismus mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Träger, wobei das zweite Sonnenrad mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist; eine Eingangswelle, die mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist; eine Ausgangswelle, die sowohl mit dem ersten Hohlrad als auch mit dem zweiten Träger verbunden ist; eine erste Kupplung, die selektiv den ersten Träger mit dem Motorgenerator verbindet und von diesem trennt; und eine zweite Kupplung, die selektiv das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad mit dem Motorgenerator verbindet und von diesem trennt.
Antriebsstrangeinheit gemäß Anspruch 1, wobei Leistungsübertragungsbetriebsarten der Antriebsstrangeinheit eine erste Leistungsübertragungsbetriebsart, bei der die erste Kupplung ausgerückt ist und die zweite Kupplung eingerückt ist, und eine zweite Leistungsübertragungsbetriebsart umfassen, bei der die erste Kupplung eingerückt ist und die zweite Kupplung ausgerückt ist.
Antriebsstrangeinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungsübertragungsbetriebsarten der Antriebsstrangeinheit ferner eine dritte Leistungsübertragungsbetriebsart umfassen, bei der die erste Kupplung und die zweite Kupplung beide eingerückt sind.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Kupplung und die zweite Kupplung innerhalb des Motorgenerators in einer radialen Richtung angeordnet sind.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Kupplung und die zweite Kupplung zwischen dem Motorgenerator und dem ersten Planetengetriebemechanismus angeordnet sind.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Motorgenerator ein erster Motorgenerator ist und wobei die Antriebsstrangeinheit ferner einen zweiten Motorgenerator aufweist, der mit der Ausgangswelle verbunden ist.
Antriebsstrangeinheit gemäß Anspruch 6, wobei der zweite Motorgenerator an einem äußeren Umfang der Ausgangswelle an einer Ausgangsseite des zweiten Planetengetriebemechanismus angeordnet ist.
Antriebsstrangeinheit gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei dann, wenn der zweite Motorgenerator Elektrizität erzeugt, die erste Kupplung und die zweite Kupplung beide ausgerückt sind.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Endausgangswelle, die an einer Position angeordnet ist, die näher an der Ausgangsseite als die Ausgangswelle gelegen ist, einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer dritten Kupplung und einer Bremse, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist; und einen dritten Träger, der mit der Endausgangswelle verbunden ist, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Hohlrad mit dem dritten Träger verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse selektiv die Drehung des dritten Sonnenrads anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Endausgangswelle, die an einer Position angeordnet ist, die näher an der Ausgangsseite als die Ausgangswelle angeordnet ist, einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer dritten Kupplung und einer Bremse, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist; einen dritten Träger, der mit der Endausgangswelle verbunden ist, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Hohlrad verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer Bremse und einer dritten Kupplung, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad; und einen dritten Träger, in den die Antriebsleistung von dem dritten Hohlrad eingeleitet wird, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Hohlrad mit dem dritten Träger verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer Bremse und einer dritten Kupplung, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad; und einen dritten Träger, in den die Antriebsleistung von dem dritten Hohlrad eingeleitet wird, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Hohlrad verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Endausgangswelle, die an einer Position angeordnet ist, die näher an der Ausgangsseite als die Ausgangswelle ist, einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer dritten Kupplung und einer Bremse, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad, das mit der Endausgangswelle verbunden ist; und einen dritten Träger, der mit der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Träger verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Endausgangswelle, die an einer Position angeordnet ist, die näher an der Ausgangsseite als die Ausgangswelle ist, einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer dritten Kupplung und einer Bremse, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; einen dritten Träger, der mit der Ausgangswelle verbunden ist; und ein drittes Hohlrad, das mit der Endausgangswelle verbunden ist, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Hohlrad verbindet und von diesem trennt und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer Bremse und einer dritten Kupplung, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad, das mit der Eingangswelle verbunden ist; und einen dritten Träger, in den Antriebsleistung von dem dritten Hohlrad eingeleitet wird, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Träger verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebsstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einem dritten Planetengetriebemechanismus, einer Bremse und einer dritten Kupplung, wobei der dritte Planetengetriebemechanismus folgendes aufweist: ein drittes Sonnenrad; ein drittes Hohlrad, das mit der Eingangswelle verbunden ist; und einen dritten Träger, in den Antriebsleistung von dem dritten Hohlrad eingeleitet wird, wobei die dritte Kupplung selektiv das dritte Sonnenrad mit dem dritten Hohlrad verbindet und von diesem trennt, und wobei die Bremse die Drehung des dritten Sonnenrads selektiv anhält.
Antriebesstrangeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Antriebsstrangeinheit in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, der sich zwischen einer Brennkraftmaschine und Antriebsrädern eines Betriebsfahrzeugs erstreckt.