WO2006024432A2 - Leistungsverzweigtes getriebe für ein hybridfahrzeug - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a power-split transmission for a hybrid vehicle with an internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide a drive train for a hybrid vehicle, the internal combustion engine is followed by a transmission with a high gear spread.
  • a planetary gear is also referred to as a differential.
  • a differential has at least three gear members, which are preferably designed as transmission shafts.
  • these three transmission shafts are preferably designed as transmission shafts.
  • Claim 2 shows an embodiment of the invention in which the transmission spread is particularly large.
  • Claims 9 to 12 show particularly advantageous structural configurations, which are shown in FIGS. 10 to 13.
  • the drive train according to the invention for a hybrid vehicle has two electric motors, by means of which the transmission ratio for the driving internal combustion engine is varied steplessly.
  • the two electric motors are integrated into the transmission in such a way that at certain operating points a part of the power provided by the internal combustion engine is passed through the electric motors, the remaining power flows through a mechanical path to the wheel.
  • the electric machines are either as motor or as Generator operated. At these operating points, one electric motor puts power into the drivetrain while the other electric motor drains power from the powertrain.
  • the two electric motors can be controlled in a particularly advantageous manner such that the battery is spared by an electric motor picks up exactly the power that produces the other, so that the battery is used as a buffer only to a small extent.
  • the battery can be designed with a relatively small capacity for electrical transmission, which has a positive effect, in particular in terms of weight, space and cost.
  • Parallel operation means that the electric motors are rotationally fixed or coupled via gears to the internal combustion engine.
  • Serial operation means that there is an exclusively electrical power transfer in the power flow of the drive power.
  • Power-split operation means that the power passes through at least two power paths, at least one path transmitting electrical power and at least one path transmitting mechanical power.
  • the electric motors can support the combustion engine for a so-called boost operation. It is also possible in a particularly advantageous manner, a pure generator operation when driving downhill or when braking.
  • the transmission can be preceded by a reduction gear in a particularly advantageous manner, with which the speeds are lowered.
  • This speed reduction brings advantages for the two electric motors, the planetary gears and the PTO shaft with it. So electric motors can only be loaded with a certain maximum speed. Furthermore, the forces acting on the needle bearings of the planetary gears forces can be reduced.
  • the transmission can be designed in a particularly advantageous manner such that in the Ümschalt Vietnameseen between two consecutive driving ranges at the clutches to be switched Kl to K4 or brakes each have differential speeds of zero. This corresponds to the so-called synchronous conditions. Furthermore, the transmission can be designed in a particularly advantageous manner such that when changing the driving range only two clutches K1 to K4 or brakes must be operated, one is engaged, whereas the other is disengaged.
  • the transmission can be designed in a particularly advantageous manner such that an optionally existing double power split is designed so that the extremum of the power component corresponds exactly to the installed electrical power p e i, i ns t.
  • the installed electric power p e i, inst is the ratio of the rated power of an electric motor with respect to the rated power of the primary driving internal combustion engine.
  • the transmission can be designed in a particularly advantageous manner such that the power component in the synchronization points between the two adjacent driving ranges respectively corresponds exactly to the installed electrical power p e i, inst.
  • 1 shows schematically the structure of a simple power split with input-side differential
  • 2 schematically shows the structure of a simple power split with output-side differential
  • Fig. 3 shows schematically the structure of a double
  • FIG. 7 shows schematically a basic transmission principle which is composed of an ELVZ with input-side differential and an ELVZ with output-side differential,
  • FIG. 8 shows schematically a basic transmission principle which is composed of an ELVZ with input-side differential, at least one arbitrary DLVZ according to FIG. 3 to FIG. 6 and an ELVZ with output-side differential,
  • FIG. 9 is a schematic of a basic transmission principle which is composed of an ELVZ with an input-side differential, at least one arbitrary DLVZ according to FIGS. 3 to 6 and a further DLZV according to FIGS. 3 to 6, 10 in a first embodiment, a transmission structure using the basic transmission principle of FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 3,
  • FIG. 13 is a fourth embodiment of a transmission structure using the transmission principle of FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 6, FIG.
  • FIG. 21 in an eighth embodiment, a gear set using the basic gear principle of FIG. 8 and
  • Fig. 22 to Fig. 24 particularly advantageous embodiments of the invention, in which a basic gearbox for reducing the rotational speeds in each case a Reduktionsplanetenradsatz is prefixed.
  • Fig. 1 shows schematically the structure of an ELVZ with an input side planetary gear or differential D.
  • the ELVZ with an input-side differential D includes in addition to the differential D two electric motors El and E2, which are electrically connected to each other, so that the delivered or recorded Power between these two electric motors El and E2 can be exchanged.
  • the ratios of the torques to the transmission shafts 1, 2 are predetermined at the front branching point.
  • the first transmission shaft 1 the input torque is applied to the input speed.
  • the second transmission shaft 2 is connected to the first electric motor El.
  • the third gear shaft 3 of the differential D is rotatably connected to the second electric motor E2 and the output shaft 4 of the ELVZ.
  • the ELVZ with an output-side differential D includes in addition to the differential D also the two electric motors El, E2, which are electrically connected to each other, so that the output or recorded power between These two electric motors can be replaced.
  • the ratios of the torques to the transmission shafts 6, 7 are predetermined at the rear branch point.
  • the first transmission shaft 5 of the differential D is rotatably connected to the first electric motor El and the input shaft 7a of the ELVZ.
  • the second transmission shaft 6 is connected to the second electric motor E2. At the third transmission shaft 6, the output torque is at the output speed.
  • FIGS. 3 to 6 show different DLZVs in four embodiments.
  • the effect of this DLVZ is equivalent in comparison to each other at the interfaces to the outside. That at the entrance and exit of the DLVZ, regardless of the structure used, the same sizes are set, but with different sizes in the transmission - i.e., in-line. Torques and speeds - represent.
  • These four DLZV have in common that they have two differentials Dl, D2 and two electric motors El, E2. These two electric motors are - as in the ELVZ - electrically connected to each other, so that the output or recorded power can be exchanged between these two electric motors.
  • Fig. 3 shows schematically the structure of the DLVZ in the first embodiment.
  • This DLVZ is basically similar to the ELVZ of FIG. 1, but with additionally the output side, the second differential D2 is arranged, whose
  • Second gear shaft 10 rotatably coupled to the electric motor shaft 11 of E2 and the third gear shaft 12 of the first differential Dl.
  • Fig. 4 schematically shows the structure of the DLVZ in the second embodiment.
  • the electric motor shaft 13 of El is non-rotatably coupled to the third gear shaft 14 of the first differential Dl at a first node 19. Furthermore, the electric motor shaft 13 of El and the third gear shaft 14 are rotatably coupled to the first gear shaft 15 of the second differential gear D2 at the first node 19.
  • the electric motor shaft 16 of E2 is non-rotatably coupled to the second transmission shaft 17 of the second differential gear D2 and the first transmission shaft 18 of the first differential Dl at the second node 20.
  • the third embodiment according to FIG. 5 shows similarities to FIG. 4.
  • the electric motor shaft 21 of El is coupled via the first differential Dl to the first transmission shaft 23 and the second transmission shaft 22 of the first differential Dl.
  • the electric motor shaft 24 of E2 is coupled via the second differential D2 to the first transmission shaft 25 from the second differential gear D2 and the second transmission shaft 26 from the first differential Dl.
  • This second transmission shaft 26 from the first differential Dl is rotatably coupled to the second transmission shaft 22 of the first differential Dl and the input shaft 27 of the DLVZ.
  • the output shaft 28 the DLVZ is non-rotatably coupled to the first gear shaft 23 of the first differential Dl and the third gear shaft 29 of the second differential 29.
  • this DLVZ is fundamentally constructed in a similar manner to the ELVZ according to FIG. 2, but with the first differential Dl being arranged on the input side as well
  • Second transmission shaft 30 forms the input shaft of the DLVZ and
  • FIGS. 1 to 6 the power in the electrical branch is clearly dependent on the current transmission ratio.
  • FIGS. 7 to 9 show schematically basic drive principles, which are composed of an ELVZ with an input-side differential and a further power branching that follows.
  • the ELVZ and the DLVZ have characteristic curves for the electrical power component p e i shown in FIGS. 7 to 9.
  • the electrical power component p e i results from the electrical power related to the internal combustion engine input power.
  • the power components of the ELVZ shown in FIG. 1 strive for a gear ratio i G -> ⁇ to -1.
  • the aspire Power components of the ELVZ shown in Fig. 2 for a gear ratio i G -> 0 against -1.
  • analogous applies analogous applies.
  • the power components of the ELVZ shown in Fig. 1 strive for a gear ratio i G -> 0 against oo.
  • the power components of the ELVZ shown in FIG. 2 strive for a gear ratio i G -> ⁇ against ⁇ . Consequently, the ELVZ according to FIG. 1 is used for the first driving range - ie for starting - with a gear ratio i G -> ⁇ .
  • the ELVZ according to FIG. 2 is used for an overdrive driving range.
  • the two ELVZs are common,
  • the basic transmission principles of FIG. 7 to FIG. 9 are particularly advantageous.
  • the basic components of the respective drive train are shown in a first table column, which may be an ELVZ or a DLVZ, as shown in FIGS. 1 to 6.
  • each of the drive trains shown to the left is assigned diagrams on whose ordinate the electrical power p el is plotted on the abscissa over the inverse gear ratio I / G in a logarithmic representation.
  • the spread ⁇ of the overall transmission is parallel to the abscissa represented, within which the entire nominal power of the internal combustion engine can be transmitted from the transmission. This spread ⁇ of the overall transmission is also referred to as a full load spread.
  • the kinematic spread of the transmission is infinite, since a start with the translation oo is possible.
  • the transmission determined by the power limitations of the electric motors, can not transmit the entire nominal power of the internal combustion engine, which is not necessary for starting up, however.
  • FIG. 7 is composed of an ELVZ with input-side differential D according to FIG. 1 and an ELVZ with output-side differential D according to FIG. 2.
  • the first part 36 of the graph increases from the value -1 when approaching with infinite translation i G to the maximum possible installed electric power + p e i, inst.
  • the maximum possible installed electric power + p e i, inst is ideally the sync point Sl.
  • the transmission of the drive train is switched from the first driving range to the second driving range, which is an overdrive driving range.
  • the synchronizing point Sl is followed by a second part 37 of the graph, in which the electrical power component falls back to the value -1 at the ratio of 0.
  • the basic schematic transmission principle Fig. 8 differs from the basic transmission principle Fig. 7, characterized in that between the two ELVZ any number of DLVZ is. This can be both a single DLVZ and an n-fold number. Since this results in several driving ranges, there are also several synchronization points. Shown here are for three driving range, the three synchronization points S2, S3, S4. Both between S2 and S3, as well as between S3 and S4 extends a graph that falls as a curve of S2 and S3 to the extremely negative installed electrical power -p e i, i nst and then increases again to S3 and S4. The spread ⁇ is correspondingly larger than in the schematic transmission basic principle according to FIG. 7.
  • FIGS. 10 to 13 show four variants of the particularly advantageous basic transmission principle according to FIG. 8.
  • one of the DLVZs shown in FIGS. 3 to 6 is used.
  • Each of the four design variants has three driving ranges of the basically n possible driving ranges. The number of three driving ranges represents an optimum between efficiency, economy, weight and cost.
  • the two aforementioned electric motors El, E2 are simplified as an electric variator V.
  • the variator V has an input shaft and a Output shaft on.
  • the specific embodiment of this variator V in the form of wheelsets is shown again in concrete terms in FIGS. 14 to 21.
  • FIG. 10 to FIG. 13 a multiplicity of other embodiments not shown in detail can be represented.
  • FIG. 10 shows in the first embodiment variant the transmission structure using the basic transmission principle according to FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 3.
  • An internal combustion engine driven input shaft 38 is on the one hand rotatably connected to the first transmission shaft 39 of a third planetary gear N3.
  • the driven input shaft 38 is rotatably connected to a first coupling half of a clutch Kl.
  • the second coupling half of the clutch Kl is rotatably connected to a first transmission shaft 40 of a first planetary gear Nl.
  • a second transmission shaft 41 of this first planetary gear Nl is rotatably connected to an input shaft 42 of the variator V.
  • the output shaft 43 of the variator V is rotatably connected to a first transmission shaft 44 of a second planetary gear (N2).
  • a third gear shaft 45 of this planetary gear (N2) is non-rotatably connected to a first clutch half of a second clutch K2.
  • the second clutch half of this second clutch K2 is connected to the output shaft 46 of the transmission.
  • a second transmission shaft 47 of said third planetary gear N3 is connected to a first coupling half of a third clutch K3, whereas a second coupling half of this third clutch K3 is connected to a transmission housing 48 of the transmission.
  • the third clutch K3 is a brake, so that the second transmission shaft 47 of the third planetary gear N3 against the Transmission housing 48 can be braked.
  • a third gear shaft 49 of this third planetary gear N3 is rotatably connected to the second gear shaft 41 of the first planetary gear Nl or input shaft 42 of the variator V.
  • the second coupling half of the first clutch Kl or the first transmission shaft 40 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to a second transmission shaft 50 of the second planetary gear N2.
  • a third transmission shaft 51 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to
  • a third transmission shaft 53 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to a first coupling half of a fourth clutch K4, whereas a second coupling half of this fourth clutch K4 is connected to the transmission housing 48 of the transmission.
  • the fourth clutch K4 is a brake, so that the second transmission shaft 53 of the fourth planetary gear N4 can be braked against the transmission housing 48.
  • a second transmission shaft 70 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 46 of the transmission.
  • FIGS. 14 to 16 show possible wheelsets of this first embodiment variant of the transmission structure according to FIG. 10.
  • FIGS. 14 to 16 are provided with the same reference numerals as in FIG. 10, so that these components are only so far is received, as they represent a constructive concretization relative to the schematic transmission structure of FIG. 10.
  • the four planetary gear Nl, N2, N3, N4 are provided in Radsatzebenen with the same reference numerals Nl, N2, N3, N4.
  • the variator V is shown again by means of the two electric motors El and E2.
  • the reference numerals of the input shaft and the output shaft of this variator V find no correspondence in Fig. 14 to Fig.
  • the wheelsets according to FIG. 14 are arranged as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is rotatably coupled to the input shaft 38.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 48 via the transmission shaft 47 and the clutch K3.
  • the first planetary gear Nl is as
  • Double planetary gear executed A double planet carrier is on the one hand rotatably coupled with the Elekromotorenwelle of E2 and on the other hand rotationally fixed with the two sun gears of the other two planetary gear N4 and N2 coupled.
  • the ring gear of the first planetary gear Nl is rotatably coupled via the clutch Kl to the input shaft 38. Furthermore, this ring gear is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 48 by means of the clutch K4.
  • a planet carrier of the planet gears can be coupled in a rotationally fixed manner to the ring gear of the second planetary gear N2 via a second clutch K2. This planet carrier is also non-rotatably connected to the output shaft 46 of the transmission rotatably connected.
  • the wheelsets according to FIG. 15 are arranged as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a ring gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is rotatably coupled to the input shaft 38.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 48 via the transmission shaft 47 and the clutch K3.
  • the first planetary gear Nl includes the said ring gear, planetary gears and a sun gear.
  • a planet carrier of the planetary gears is on the one hand via a first clutch Kl with the input shaft 38 coupled and on the other hand rotatably connected to a planet carrier of the second planetary gear N2.
  • the sun gear of the first planetary gear Nl is rotatably with the
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 48 by means of the clutch K4.
  • a planet carrier of the planet gears can be coupled in a rotationally fixed manner to the ring gear of the second planetary gear N2 via a second clutch K2. This planet carrier is also non-rotatably connected to the output shaft 46 of the transmission rotatably connected.
  • the wheelsets according to FIG. 16 are arranged as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a first sun gear 100 of the axially following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is rotatably coupled to the input shaft 38.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 48 via the transmission shaft 47 and the clutch K3.
  • the first planetary gear Nl is designed without ring gear and includes
  • This double planet carrier 104 can be coupled non-rotatably by means of a first clutch K1 to the input shaft 38. Furthermore, this double planet carrier 104 is non-rotatably connected to a planet carrier of the second planetary gear N2. The further sun gear 101 of the first planetary gear Nl is rotatably with the
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 48 by means of the clutch K4.
  • a planet carrier of the planet gears can be coupled in a rotationally fixed manner to the ring gear of the second planetary gear N2 via a second clutch K2. This planet carrier is also non-rotatably connected to the output shaft 46 of the transmission rotatably connected.
  • FIG. 11 shows in the second variant embodiment the gear structure using the basic gear principle according to FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 4.
  • An internal combustion engine driven input shaft 138 is on the one hand rotatably connected to the first gear shaft 139 of a third planetary gear N3.
  • the driven input shaft 138 is rotatably connected to a first coupling half of a clutch Kl.
  • the second coupling half of the clutch Kl is rotatably connected to a first transmission shaft 140 of a first planetary gear Nl.
  • a second transmission shaft 141 of this first Planetary gear Nl is rotatably connected to an input shaft 142 of the variator V.
  • the output shaft 143 of the variator V is rotatably connected to a first gear shaft 144 of a second planetary gear N2.
  • a third transmission shaft 145 of this planetary gear N2 is rotatably connected to a first coupling half of a second clutch K2.
  • the second coupling half of this second clutch K2 is connected to the output shaft 146 of the transmission.
  • a second transmission shaft 147 of said third planetary gear N3 is connected to a first clutch half of a third clutch K3, whereas a second clutch half of this third clutch K3 is connected to a transmission housing 148 of the transmission.
  • the third clutch K3 is a brake, so that the second transmission shaft 147 of the third planetary gear N3 can be braked against the transmission housing 148.
  • a third gear shaft 149 of this third planetary gear N3 is rotatably connected to the second gear shaft 141 of the first planetary gear Nl or input shaft 142 of the variator V.
  • the third gear shaft 149 of this third planetary gear N3 is also rotatably connected to a second gear shaft 150 of the second planetary gear N2.
  • a third transmission shaft 151 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to
  • a third transmission shaft 153 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to a first coupling half of a fourth clutch K4, whereas a second clutch half of this fourth clutch K4 is connected to the transmission housing 148 of the transmission.
  • the fourth clutch K4 is a brake, so that the second transmission shaft 153 of the fourth planetary gear N4 can be braked against the transmission housing 148.
  • a second gear shaft 170 that's fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 146 of the transmission.
  • FIG. 12 shows in the third embodiment the gear structure using the basic gear principle according to FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 5.
  • An internal combustion engine driven input shaft 238 is on the one hand rotatably connected to the first transmission shaft 239 of a third planetary gear N3.
  • the driven input shaft 238 is rotatably connected to a first coupling half of a clutch Kl.
  • the second coupling half of the clutch Kl is rotatably connected to a first transmission shaft 240 of a first planetary gear Nl.
  • a second transmission shaft 241 of this first planetary gear Nl is rotatably connected to an input shaft 242 of the variator V.
  • the output shaft 243 of the variator V is rotatably connected to a first transmission shaft 244 of a second planetary gear N2.
  • a third gear shaft 245 of this planetary gear N2 is rotatably connected to a first coupling half of a second clutch K2.
  • the second coupling half of this second clutch K2 is connected to the output shaft 246 of the transmission.
  • a second transmission shaft 247 of said third planetary gear N3 is connected to a first coupling half of a third clutch K3, whereas a second coupling half of this third clutch K3 with a Transmission housing 248 of the transmission is connected.
  • the third clutch K3 is a brake, so that the second transmission shaft 247 of the third planetary gear N3 can be braked against the transmission housing 248.
  • a third gear shaft 249 of this third planetary gear N3 is rotatably connected to the second gear shaft 241 of the first planetary gear Nl or input shaft 242 of the variator V.
  • the second coupling half of the first clutch Kl or the first transmission shaft 240 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to a second transmission shaft 250 of the second planetary gear N2.
  • a third gear shaft 251 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to the third gear shaft 245 of the second planetary gear N2 connected.
  • a first gear shaft 252 of a fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 243 of the variator V and the first gear shaft 244 of the second planetary gear N2.
  • a second gear shaft 246 of the fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 246 of the transmission.
  • a third transmission shaft 253 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to a first coupling half of a fourth clutch K4, whereas a second coupling half of this fourth clutch K4 is connected to the transmission housing 248 of the transmission.
  • the fourth clutch K4 is a brake, so that the second transmission shaft 253 of the fourth planetary gear N4 can be braked against the transmission housing 248.
  • FIGS. 17 and 18 show possible wheelsets of this third variant of the transmission structure according to FIG. 12.
  • FIGS. 17 and 18 are provided with the same reference numerals as in FIG. 12, so that these components are discussed only to the extent that they represent a structural concretization with respect to the schematic transmission structure according to FIG. 12.
  • the four planetary gear Nl, N2, N3, N4 are provided in Radsatzebenen with the same reference numerals Nl, N2, N3, N4.
  • the variator V is shown again by means of the two electric motors El and E2.
  • the reference numerals of the input shaft and the output shaft of this variator V find no correspondence in Fig. 17 and Fig. 18, since the two electric motors El and E2 partially feed via different transmission elements of a planetary gear torques in the same planetary gear.
  • the wheelsets according to FIG. 17 are represented as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is rotatably coupled to the input shaft 238.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled via the gear shaft 247 and the clutch K3 with the gear housing 248.
  • Nl The first planetary gear Nl is also designed as a simple planetary gear with a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled via a clutch Kl with the planet carrier of the third planetary gear N3.
  • a planet carrier of the planetary gear is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • This planet carrier of the second planetary gear N2 carries a double planet and is rotatably coupled via a second clutch K2 with a planet carrier of the fourth planetary gear N4.
  • the ring gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the first coupling half of the first clutch Kl and the ring gear of the first planetary gear.
  • the sun gear of the second planetary gear is rotatably connected to the second electric motor E2 and a sun gear of the fourth planetary gear N4.
  • a double planet carrier is on the one hand rotatably coupled with the electric motor shaft of E2 and on the other hand rotatably coupled to the two sun gears of the other two planetary gear N4 and N2.
  • the ring gear of the first planetary gear Nl is rotatably coupled via the clutch Kl to the input shaft 38. Furthermore, this ring gear is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 248 by means of the clutch K4.
  • Said planetary carrier of the planet gears is rotatably connected to the output shaft 246 of the transmission.
  • the wheelsets according to FIG. 18 are arranged as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is rotatably coupled to the input shaft 238.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled via the gear shaft 247 and the clutch K3 with the gear housing 248.
  • the first planetary gear N1 is designed as a double planetary gear.
  • a planet carrier of the double planet is coupled via a clutch Kl with the planet carrier of the third planetary gear N3.
  • the planet carrier of the double planet of the first planetary gear Nl is rotatably connected to a ring gear of the following second planetary gear N2.
  • a ring gear of the first planetary gear Nl is rotatably connected to a planet carrier of the second planetary gear, which is also designed as a double planetary gear.
  • This planet carrier of the second planetary gear N2 carries a double planet and is rotatably coupled via a second clutch K2 with a planet carrier of the fourth planetary gear N4.
  • the sun gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the second electric motor E2 and a sun gear of the fourth planetary gear N4.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear is can be coupled to the transmission housing 248 by means of the clutch K4.
  • Said planetary carrier of the planet gears is rotatably connected to the output shaft 246 of the transmission.
  • FIG. 13 shows in the fourth embodiment the gear structure using the basic gear principle according to FIG. 8 with a DLVZ according to FIG. 6.
  • An internal combustion engine driven input shaft 338 is on the one hand rotatably connected to the first transmission shaft 339 of a third planetary gear N3.
  • the driven input shaft 338 is rotatably connected to a first coupling half of a clutch Kl.
  • the second coupling half of the clutch Kl is rotatably connected to a first transmission shaft 340 of a first planetary gear Nl.
  • a second gear shaft 341 of this first planetary gear Nl is rotatably connected to an input shaft 342 of the variator V.
  • the output shaft 343 of the variator V is rotatably connected to a first transmission shaft 344 of a second planetary gear N2.
  • a third gear shaft 345 of this planetary gear N2 is rotatably connected to a first coupling half of a second clutch K2.
  • the second coupling half of this second clutch K2 is connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • a second transmission shaft 347 of said third planetary gear N3 is connected to a first clutch half of a third clutch K3, whereas a second clutch half of this third clutch K3 is connected to a transmission housing 348 of the transmission.
  • the third clutch K3 is a brake, so that the second transmission shaft 347 of the third planetary gear N3 can be braked against the transmission housing 348.
  • a third gear shaft 349 of this third planetary gear N3 is rotatably with the second transmission shaft 341 of the first planetary gear Nl or input shaft 342 of the variator V connected.
  • the third gear shaft 349 of this third planetary gear N3 is also rotatably connected to a second gear shaft 350 of the second planetary gear N2.
  • a third gear shaft 351 of the first planetary gear Nl is rotatably connected to the third gear shaft 345 of the second planetary gear N2 connected.
  • a first transmission shaft 352 of a fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 343 of the variator V and the first gear shaft 344 of the second planetary gear N2.
  • a second transmission shaft 346 of the fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • a third transmission shaft 353 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to a first coupling half of a fourth clutch K4, whereas a second coupling half of this fourth clutch K4 is connected to the transmission housing 348 of the transmission.
  • the fourth clutch K4 is a brake, so that the second transmission shaft 353 of the fourth planetary gear N4 can be braked against the transmission housing 348.
  • a second gear shaft 370 of this fourth planetary gear N4 is rotatably connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • FIGS. 19 to 21 show possible wheelsets of this third embodiment of the transmission structure according to FIG. 13.
  • FIGS. 19 to 21 are provided with the same reference numerals as in FIG. 13, so that these components are discussed only to the extent that they represent a structural concretization with respect to the schematic transmission structure according to FIG. 13.
  • the four planetary gear Nl, N2, N3, N4 are provided in Radsatzebenen with the same reference numerals Nl, N2, N3, N4.
  • the variator V is shown again by means of the two electric motors El and E2. In this case, the reference numerals of the input shaft and the output shaft of this variator V find no correspondence in Fig. 19 to Fig.
  • the wheelsets according to FIG. 19 are arranged as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is non-rotatably coupled to the input shaft 338.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 348 via the transmission shaft 347 and the clutch K3.
  • the first planetary gear Nl is also designed as a simple planetary gear with a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear is over a Coupling Kl coupled to the planet carrier of the third planetary gear N3.
  • a planet carrier of the planetary gear is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • This planet carrier of the second planetary gear N2 carries planet gears and is rotatably coupled via a second clutch K2 with a planet carrier of the fourth planetary gear N4.
  • the ring gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the electric motor shaft of El.
  • the sun gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the second electric motor E2 and a sun gear of the fourth planetary gear N4.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 348 by means of the clutch K4.
  • Said planet carrier of the planet gears is rotatably connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • the wheelsets according to FIG. 20 are represented as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is non-rotatably coupled to the input shaft 338.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 348 via the transmission shaft 347 and the clutch K3.
  • the first planetary gear Nl is in contrast to the previous example as a double planetary gear with a Ring gear, double planet wheels and the said sun carried out.
  • the ring gear can be coupled via a clutch Kl with the planet carrier of the third planetary gear N3.
  • the ring gear is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • This planet carrier of the second planetary gear N2 carries planet gears and is rotatably coupled via a second clutch K2 with a planet carrier of the fourth planetary gear N4.
  • the ring gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the electric motor shaft of El.
  • the sun gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the second electric motor E2 and a sun gear of the fourth planetary gear N4.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 348 by means of the clutch K4.
  • Said planet carrier of the planet gears is rotatably connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • the wheelsets according to FIG. 21 are represented as follows:
  • the third planetary gear N3 has a sun gear, planetary gears and a ring gear.
  • the sun gear is non-rotatably coupled to the electric motor shaft of El and a sun gear of the following first planetary gear Nl.
  • a planet carrier of the planet gears is non-rotatably coupled to the input shaft 338.
  • the ring gear of the third planetary gear N3 can be coupled to the transmission housing 348 via the transmission shaft 347 and the clutch K3.
  • Nl The first planetary gear Nl is executed in contrast to the previous example as a composite double planetary gear without ring gear. Said sun gear of the first planetary gear Nl meshes with double planets whose radially outer planetary gear is designed as an axially long planetary gear and meshes with another sun gear. This further sun gear can be coupled via a clutch K1 to the planet carrier of the third planetary gear N3.
  • a planet carrier of the double planet is rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear N2.
  • This planet carrier of the second planetary gear N2 carries planet gears and is rotatably coupled via a second clutch K2 with a planet carrier of the fourth planetary gear N4.
  • the ring gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the electric motor shaft of El.
  • the sun gear of the second planetary gear N2 is rotatably connected to the second electric motor E2 and a sun gear of the fourth planetary gear N4.
  • the fourth planetary gear N4 includes a ring gear, planetary gears and the said sun gear.
  • the ring gear can be coupled to the transmission housing 348 by means of the clutch K4.
  • Said planet carrier of the planet gears is rotatably connected to the output shaft 346 of the transmission.
  • FIGS. 22 to 24 show particularly advantageous embodiments of the invention, in which a reduction planetary gearset is preceded by a basic transmission for reducing the rotational speeds. This is accompanied by an increase in torque.
  • the additional reduction planetary gear set N5 is shown outlined by dashed lines.
  • Reduction planetary gear set N5 includes a ring gear 401 which is rotatably connected to the input shaft 438 of the transmission.
  • the sun gear 402 of the transmission however, rotatably supported on the gear housing 448. Consequently, the drive power is reduced speed reduced by planet gears 404 via a planet carrier 403 to an input shaft 405 of the main gear 406 transmitted.
  • the basic transmission 406 includes four planetary gear Nl to N4. Axially following first the internal combustion engine and the transmission gear sets is a third planetary gear N3.
  • a planetary carrier 408 of planet gears 409 is rotatably connected to the input shaft 405 of the main gear 406. Further, the planetary carrier 408 of the planetary gears 409 is rotatably connected to a ring gear 410 of the following first planetary gear Nl.
  • N1 A planetary carrier 411 of planet gears 412 of this first planetary gear Nlist by means of a clutch Kl against rotation with a planet carrier 413 of the following planetary gear N2 and a first coupling half of the clutch K2 rotatably connected.
  • a sun gear 414 of this first planetary gear Nl is rotatably connected to an electric motor shaft of El. Furthermore, this sun gear or the electric motor shaft of El is rotatably connected to a sun gear 415 of the planetary gear N2.
  • N2 The planetary gear N2 includes in addition to the said sun gear 415 and the planetary gears 416 supporting said planet carrier 413 even more planetary gears 417 and another sun gear 418.
  • the planet gears 416 and the other planetary gears 417 are associated with a double planet.
  • the radially outer planetary gears 416 of the double planet mesh with the one sun gear 415, whereas the radially inner planetary gears 417 mesh with the further sun gear 418.
  • This sun gear -418 is non-rotatably connected to the electric motor shaft 419 of the second electric motor E2, which is also connected to a sun gear 420 of the axially following planetary gear N4.
  • N4 whose sun gear 420 meshes with planets 421, the planet carrier 422 rotatably connected to the output shaft 446 of the transmission is connected.
  • the ring gear 423 is rotatably coupled via a clutch K4 with the gear housing 448.
  • FIGS. 22 and 23 show further sets of wheels with preceding reduction planetary gearset N5.
  • the reduction planetary set can be advantageously prefixed to each of FIGS. 14 to 21 in further embodiments of the invention.
  • the transmissions in all embodiments according to FIGS. 14 to 24 and sub-combinations of these embodiments can be designed in such a way that in the switching points between two successive driving ranges, differential rotational speeds of zero are applied to the clutches K 1 to K 4 or brakes to be shifted. This corresponds to the so-called synchronous conditions. Furthermore, in all the embodiments according to FIGS. 14 to 24, the transmissions are designed in such a way that only two clutches K 1 to K 4 or brakes must be actuated when changing the driving range, one being engaged, whereas the other is disengaged.
  • the transmissions in all embodiments according to FIGS. 14 to 24 and subcombinations of these embodiments can be designed in such a way that a possibly existing DLVZ is designed such that the extreme of the power component corresponds exactly to the installed electrical power p e i, i nst .
  • the transmissions in all embodiments according to FIGS. 14 to 24 and subcombinations of these embodiments can be designed such that the power component in the synchronization points between the two adjacent driving ranges respectively corresponds exactly to the installed electrical power p e i, in st .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Getriebe zwei Elektromotoren (Ei, E2) und mehrere Planetengetriebe (Ni, N2, N3, N4) aufweist und wobei zum Anfahren in einem ersten Fahrbereich eingangsseitig eine einfach leistungsverzweigte Struktur vorgesehen ist, der sich in einem weiteren Fahrbereich eine doppelte Leistungsverzweigung anschließt. In einem letzten Fahrbereich schließt sich eine weitere einfache Leistungsverzweigung für einen Overdrive an.

Description

Leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor.
Aus der US 6,478,705 Bl ist bereits ein leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zu schaffen, dessen Verbrennungsmotor sich ein Getriebe mit einer hohen Getriebespreizung anschließt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Pa¬ tentanspruch 1 gelöst.
Im Folgenden wird die einfache Leistungsverzweigung mit ELVZ und die doppelte Leistungsverzweigung mit DLVZ abgekürzt.
Im Folgenden wird ein Planetengetriebe auch als Differential bezeichnet. Dabei weist ein solches Differential zumindest drei Getriebeglieder auf, die vorzugsweise als Getriebewellen ausgebildet sind. Diese drei Getriebewellen können insbesondere
— zwei Eingangswellen und eine Ausgangswelle oder — eine Eingangswelle und zwei Ausgangswellen sein.
Patentanspruch 2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Getriebespreizung besonders groß ist.
Patentansprüche 9 bis 12 zeigen besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen welche in Fig. 10 bis Fig. 13 dargestellt sind.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug weist zwei Elektromotoren auf, mittels derer das Übersetzungsverhältnis für den antreibenden Verbrennungsmotor stufenlos variiert wird.
Die beiden Elektromotoren sind derart in das Getriebe integriert, dass in bestimmten Betriebspunkten ein Teil der vom Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellten Leistung über die Elektromotoren geführt wird, die restliche Leistung fließt über einen mechanischen Pfad zum Rad. Dabei werden die elektrischen Maschinen entweder als Motor oder als Generator betrieben. In diesen Betriebspunkten bringt der eine Elektromotor Leistung in den Antriebsstrang ein, während der andere Elektromotor dem Antriebsstrang Leistung entzieht. Dabei können die beiden Elektromotoren besonders vorteilhaft derart gesteuert werden, dass die Batterie geschont wird, indem ein Elektromotor genau die Leistung aufnimmt, die der andere produziert, so dass die Batterie als Puffer nur in geringem Maße genutzt wird. Somit kann die Batterie mit einer für elektrische Getriebe relativ geringen Kapazität ausgelegt werden, was sich insbesondere hinsichtlich Gewicht, Bauraum und Kosten positiv auswirkt. Erfindungsgemäß ist ein serieller, ein paralleler und ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes möglich. Paralleler Betrieb bedeutet, dass die Elektromotoren drehfest oder über Zahnräder mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sind. Serieller Betrieb bedeutet, dass sich im Leistungsfluss der Antriebsleistung eine ausschließlich elektrische Leistungsübertragung befindet. Leistungsyerzweigter Betrieb bedeutet, dass die Leistung über zumindest zwei Leistungspfade verläuft, wobei mindestens ein Pfad elektrische Leistung und mindestens ein Pfad mechanische Leistung überträgt.
Die Elektromotoren können den Verbrennungsmotor für einen sogenannten Boost-Betrieb unterstützen. Es ist ferner in besonders vorteilhafter Weise ein reiner Generatorbetrieb beim Bergabfahren bzw. beim Bremsen möglich.
Dem Getriebe kann in besonders vorteilhafter Weise ein Reduktionsgetriebe vorangestellt sein, mit dem die Drehzahlen abgesenkt werden. Diese Drehzahlreduktion bringt Vorteile für die beiden Elektromotoren, die Planetenräder und die Gelenkwelle mit sich. So sind Elektromotoren nur mit einer bestimmten maximalen Drehzahl belastbar. Ferner können so die auf die Nadellagerungen der Planetenräder wirkenden Kräfte reduziert werden.
Das Getriebe kann in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt sein, dass in den Ümschaltpunkten zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrbereichen an den zu schaltenden Kupplungen Kl bis K4 bzw. Bremsen jeweils Differenzdrehzahlen von Null anliegen. Dies entspricht den sogenannten Synchronbedingungen. Ferner kann das Getriebe in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt sein, dass beim Wechsel des Fahrbereiches ausschließlich zwei Kupplungen Kl bis K4 bzw. Bremsen betätigt werden müssen, wobei die eine eingerückt wird, wohingegen die andere ausgerückt wird.
Ferner kann das Getriebe in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt sein, dass eine ggfs. vorhandene doppelte Leistungsverzweigung so ausgelegt wird, dass das Extremum des Leistungsanteils genau der installierten elektrischen Leistung pei,inst entspricht. Unter der installierten elektrischen Leistung pei,inst ist das Verhältnis der Nennleistung eines Elektromotors bezogen auf die Nennleistung des primär antreibenden Verbrennungsmotors zu verstehen.
Ferner kann das Getriebe in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt sein, dass der Leistungsanteil in den Synchronpunkten zwischen den beiden benachbarten Fahrbereichen jeweils genau der installierten elektrischen Leistung pei,inst entspricht.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patent¬ ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbei¬ spiele erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch die Struktur einer einfachen Leistungsverzweigung mit eingangsseitigem Differential, Fig. 2 schematisch die Struktur einer einfachen Leistungsverzweigung mit ausgangsseitigen Differential,
Fig. 3 schematisch die Struktur einer doppelten
Leistungsverzweigung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4 schematisch die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 5 schematisch die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6 schematisch die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer vierten Ausführungsform,
Fig. 7 schematisch ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential und einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential zusammensetzt,
Fig. 8 schematisch ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential, zumindest einer beliebigen DLVZ gemäß Fig. 3 bis Fig. 6 und einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential zusammensetzt,
Fig. 9 schematisch ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential, zumindest einer beliebigen DLVZ gemäß Fig. 3 bis Fig. 6 und einer weiteren DLZV nach Fig. 3 bis Fig. 6 zusammensetzt, Fig. 10 in einer ersten Ausführungsvariante eine Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 3,
Fig. 11 in einer zweiten AusführungsVariante eine Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 4,
Fig. 12 in einer dritten Ausführungsvariante eine Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 5,
Fig. 13 in einer vierten AusführungsVariante eine Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 6,
Fig. 14 in einer ersten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 15 in einer zweiten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 16 in einer dritten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 17 in einer vierten Äusführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8, Fig. 18 in einer fünften AusführungsVariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 19 in einer sechsten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 20 in einer siebenten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8,
Fig. 21 in einer achten Ausführungsvariante einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 und
Fig. 22 bis Fig. 24 besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, bei welchen einem Grundgetriebe zur Reduktion der Drehzahlen jeweils ein Reduktionsplanetenradsatz vorangestellt ist.
Fig. 1 zeigt schematisch die Struktur einer ELVZ mit einem eingangsseitigern Planetengetriebe bzw. Differential D. Die ELVZ mit einem eingangsseitigem Differential D umfasst neben dem Differential D noch zwei Elektromotoren El und E2, die miteinander elektrisch verbunden sind, so dass die abgegebene bzw. aufgenommene Leistung zwischen diesen beiden Elektromotoren El und E2 ausgetauscht werden kann. Bei einem solchen eingangsseitigen Differential D sind die Verhältnisse der Drehmomente an den Getriebewellen 1, 2 an der vorderen Verzweigungsstelle vorgegeben. An der ersten Getriebewelle 1 liegt das Eingangsmoment mit der Eingangsdrehzahl an. Die zweite Getriebewelle 2 ist mit dem ersten Elektromotor El verbunden. Die dritte Getriebewelle 3 des Differentials D ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und der Ausgangswelle 4 der ELVZ verbunden. Fig. 2 zeigt schematisch die Struktur einer ELVZ mit einem ausgangsseitigen Differential D. Die ELVZ mit einem ausgangsseitigem Differential D umfasst neben dem Differential D ebenfalls die beiden Elektromotoren El, E2, die miteinander elektrisch verbunden sind, so dass die abgegebene bzw. aufgenommene Leistung zwischen diesen beiden Elektromotoren ausgetauscht werden kann. Bei einem solchen ausgangsseitigen Differential D sind die Verhältnisse der Drehmomente an den Getriebewellen 6, 7 an der hinteren Verzweigungsstelle vorgegeben. Die erste Getriebewelle 5 des Differentials D ist drehfest mit dem ersten Elektromotor El und der Eingangswelle 7a der ELVZ verbunden. Die zweite Getriebewelle 6 ist mit dem zweiten Elektromotor E2 verbunden. An der dritten Getriebewelle 6 liegt das Ausgangsmoment mit der Ausgangsdrehzahl an.
Fig. 3 bis Fig. 6 zeigen in vier Ausführungsformen verschiedene DLZV. Im Gegensatz zur ELVZ ist die Wirkung dieser DLVZ im Vergleich zueinander an den Schnittstellen nach außen gleichwertig. D.h. am Eingang und Ausgang der DLVZ stellen sich unabhängig von der verwendeten Struktur die gleichen Größen ein, wobei sich jedoch getriebeintern unterschiedliche Größen - d.h. Drehmomente und Drehzahlen - darstellen. Diesen vier DLZV ist gemein, dass sie zwei Differentiale Dl, D2 und zwei Elektromotoren El, E2 aufweisen. Diese beiden Elektromotoren sind - wie auch bei der ELVZ - miteinander elektrisch verbunden, so dass die abgegebene bzw. aufgenommene Leistung zwischen diesen beiden Elektromotoren ausgetauscht werden kann.
Fig. 3 zeigt dabei schematisch die Struktur der DLVZ in der ersten Ausführungsform. Diese DLVZ ist grundsätzlich gleichartig der ELVZ gemäß Fig. 1 aufgebaut, wobei jedoch zusätzlich ausgangsseitig das zweite Differential D2 angeordnet ist, dessen
— erste Getriebewelle 8 drehfest mit der Eingangswelle 9 der DLVZ gekoppelt ist,
— zweite Getriebewelle 10 drehfest mit der Elektromotorwelle 11 von E2 und der dritten Getriebewelle 12 des ersten Differentials Dl gekoppelt ist.
Fig. 4 zeigt schematisch die Struktur der DLVZ in der zweiten Ausführungsform. Die Elektromotorwelle 13 von El ist an einem ersten Knotenpunkt 19 drehfest mit der dritten Getriebewelle 14 des ersten Differentials Dl gekoppelt. Ferner sind die Elektromotorwelle 13 von El und die dritte Getriebewelle 14 am ersten Knotenpunkt 19 drehfest mit der ersten Getriebewelle 15 des zweiten Differentialgetriebes D2 gekoppelt. Die Elektromotorwelle 16 von E2 ist am zweiten Knotenpunkt 20 drehfest mit der zweiten Getriebewelle 17 vom zweiten Differentialgetriebe D2 und der ersten Getriebewelle 18 vom ersten Differential Dl gekoppelt.
Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 5 zeigt Ähnlichkeiten zu Fig. 4. So sind die beiden in Fig. 4 ersichtlichen Knoten 19, 20 gegen die beiden Differential Dl und D2 ausgetauscht. Die Elektromotorwelle 21 von El ist über das erste Differential Dl mit der ersten Getriebewelle 23 und der zweiten Getriebewelle 22 des ersten Differentials Dl gekoppelt. Die Elektromotorwelle 24 von E2 ist über das zweite Differential D2 mit der ersten Getriebewelle 25 vom zweiten Differentialgetriebe D2 und der zweiten Getriebewelle 26 vom ersten Differential Dl gekoppelt. Diese zweite Getriebewelle 26 vom ersten Differential Dl ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 22 des ersten Differentials Dl und der Eingangswelle 27 der DLVZ gekoppelt. Die Ausgangswelle 28 der DLVZ ist drehfest mit der der ersten Getriebewelle 23 des ersten Differentials Dl und der dritten Getriebewelle 29 des zweiten Differentials 29 gekoppelt.
Die vierte Ausführungsform gemäß Fig. 6 zeigt Ähnlichkeiten zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3. Diese DLVZ ist jedoch im Gegensatz zur Fig. 3 grundsätzlich gleichartig der ELVZ gemäß Fig. 2 aufgebaut, wobei jedoch zusätzlich eingangsseitig das erste Differential Dl angeordnet ist, dessen
— erste Getriebewelle 31 drehfest mit der Ausgangswelle 32 der DLVZ gekoppelt ist,
— zweite Getriebewelle 30 die Eingangswelle der DLVZ bildet und
— dritte Getriebewelle 33 drehfest mit der Elektromotorwelle 34 von El und der ersten Getriebewelle 35 des zweiten Differentials D2 gekoppelt ist.
Bei sämtlichen dieser Strukturen Fig. 1 bis Fig. 6 ist die Leistung im elektrischen Zweig eindeutig abhängig von der aktuellen Getriebeübersetzung.
Fig. 7 bis Fig. 9 zeigen schematisch Getriebegrundprinzipien, welche sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential und einer weiteren sich dieser anschließenden Leistungsverzweigung zusammensetzen. Die ELVZ und die DLVZ weisen dabei charakteristische Verläufe für den in Fig. 7 bis Fig. 9 dargestellten elektrischen Leistungsanteil pei auf. Der elektrischen Leistungsanteil pei ergibt sich aus der elektrischen Leistung bezogen auf die verbrennungsmotorische Eingangsleistung. Dabei muss bei der ELVZ zwischen ein- und ausgangsseitigem Differential unterschieden werden. Die Leistungsanteile der in Fig. 1 dargestellten ELVZ streben für eine Getriebeübersetzung iG —> ∞ gegen -1. Ebenso streben die Leistungsanteile der in Fig. 2 dargestellten ELVZ für eine Getriebeübersetzung iG —> 0 gegen -1. Für den umgekehrten Fall gilt analoges. D.h., die Leistungsanteile der in Fig. 1 dargestellten ELVZ streben für eine Getriebeübersetzung iG -> 0 gegen oo. Die Leistungsanteile der in Fig. 2 dargestellten ELVZ streben für eine Getriebeübersetzung iG —> ∞ gegen ∞. Demzufolge wird für den ersten Fahrbereich - d.h. für das Anfahren - mit einer Getriebeübersetzung iG -» ∞ beginnend die ELVZ gemäß Fig. 1 verwendet.
Hingegen wird für einen Overdrive-Fahrbereich die ELVZ gemäß Fig. 2 verwendet. Den besagten beiden ELVZ ist jedoch gemein,
dass der Spreizungsbereich φG,ges = f'1"^ , in dem die maximale
Motorleistung vom Getriebe übertragen werden kann, relativ klein ist. Bei der DLVZ ist die spezifische Spreizung wesentlich größer als bei de,r ELVZ. Dies geht jedoch einher mit dem Nachteil, dass sowohl für iG -» ∞ als auch für iG → 0 der Leistungsanteil unendlich wird. Demzufolge findet die DLVZ Anwendung für mittlere Fachbereiche ohne extreme Übersetzungsverhältnisse.
Aus vorgenanntem ergeben sich die Getriebegrundprinzipien gemäß Fig. 7 bis Fig. 9 als besonders vorteilhaft. Dabei sind in einer ersten Tabellenspalte die Grundbausteine des jeweiligen Antriebsstranges dargestellt, die eine ELVZ oder einer DLVZ sein können, wie diese in Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigt sind. In der zweiten Tabellenspalte sind den jeweils links daneben dargestellten Antriebssträngen Diagramme zugeordnet, auf deren Ordinate die lektrische Leistung pel über der inversen Getriebeübersetzung l/iG in logarithmischer Darstellung auf der Abszisse aufgetragen ist. Ferner ist parallel zur Abszisse die Spreizung φ des Gesamtgetriebes dargestellt, innerhalb derer die gesamte Nennleistung des Verbrennungsmotors vom Getriebe übertragen werden kann. Diese Spreizung φ des Gesamtgetriebes wir auch als Volllastspreizung bezeichnet.
Die kinematische Spreizung des Getriebes ist jedoch unendlich, da ein Anfahren mit der Übersetzung oo möglich ist. Zwischen diesem Punkt und dem eigentlichen Beginn des ersten Fahrbereichs kann das Getriebe bestimmt durch die Leistungsbegrenzungen der Elektromotoren jedoch nicht die gesamte Nennleistung des Verbrennungsmotors übertragen, was zum Anfahren allerdings auch nicht notwendig ist.
Die Vorzeichen der Graphen in Fig. 7 bis 9 sind abhängig von den Definitionen der Richtungen der Leistungsflüsse. Diese sind in den einzelnen Fahrbereichen jeweils so gewählt, dass sich die Graphen in den Synchronpunkten schneiden. Tatsächlich kehrt sich der Leistungsfluss beim Fahrbereichswechsel jedoch um.
Das schematische Getriebegrundprinzip Fig. 7 setzt sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential D gemäß Fig. 1 und einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential D gemäß Fig. 2 zusammen. Der erste Teil 36 des Graphen steigt vom Wert -1 beim Anfahren mit unendlicher Übersetzung iG bis zur maximal möglichen installierten elektrischen Leistung +pei,inst an. In diesem Punkt der maximal möglichen installierten elektrischen Leistung +pei,inst liegt idealerweise der Synchronpunkt Sl. An diesem Synchronpunkt wird das Getriebe des Antriebsstranges vom ersten Fahrbereich auf den zweiten Fahrbereich umgeschaltet, der ein Overdrive-Fahrbereich ist. Dem Synchronpunkt Sl schließt sich damit ein zweiter Teil 37 des Graphen an, bei dem der elektrische Leistungsanteil wieder auf den Wert -1 bei der Übersetzung 0 fällt. Das schematische Getriebegrundprinzip Fig. 8 unterscheidet sich vom Getriebegrundprinzip Fig. 7 dadurch, dass zwischen den beiden ELVZ eine beliebige Anzahl von DLVZ liegt. Dies kann sowohl eine einzige DLVZ als auch eine n-fache Anzahl sein. Da sich somit mehrere Fahrbereiche ergeben, ergeben sich auch mehrere Synchronpunkte. Dargestellt sind hier für drei Fahrbereich die drei Synchronpunkte S2, S3, S4. Sowohl zwischen S2 und S3, als auch zwischen S3 und S4 erstreckt sich ein Graph, der als Kurve von S2 bzw. S3 auf die extremal negative installierte elektrische Leistung -pei,inst fällt und dann wieder auf S3 bzw. S4 ansteigt. Die Spreizung φ ist entsprechend größer, als bei dem schematischen Getriebegrundprinzip gemäß Fig. 7.
Das schematische Getriebegrundprinzip Fig. 9 stellt eine Weiterentwicklung des schematischen Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 dar. Im Gegensatz zu den beiden vorhergehenden Getriebegrundprinzipien ist der letzte Getriebebaustein keine
ELVZ, sondern eine DLVZ. Die Volllastspreizung φ ist entsprechend größer als bei dem schematischen Getriebegrundprinzip gemäß Fig. 8.
Fig. 10 bis Fig. 13 zeigen vier Ausführungsvarianten des besonders vorteilhaften Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8. In diesen vier Ausführungsvarianten findet jeweils eine der in Fig. 3 bis Fig. 6 dargestellten DLVZ Anwendung. Jede der vier Ausführungsvarianten weist dabei von den prinzipiell n möglichen Fahrbereichen drei Fahrbereiche auf. Die Anzahl von drei Fahrbereichen stellt dabei ein Optimum zwischen Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit, Gewicht und Kosten dar. Die beiden zuvor genannten Elektromotoren El, E2 werden vereinfacht als elektrischer Variator V dargestellt. Dabei weist der Variator V eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf. Die konkrete Ausführung dieses Variators V in Form von Radsätzen ist konkretisiert wieder in Fig. 14 bis Fig. 21 dargestellt. Neben den vier Ausführungsvarianten Fig. 10 bis Fig. 13 ist eine Vielzahl anderer nicht naher dargestellter AusführungsVarianten darstellbar.
Fig. 10 zeigt dabei in der ersten Ausführungsvariante die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 3.
Eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle 38 ist einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle 39 eines dritten Planetengetriebes N3 verbunden. Andererseits ist die angetriebene Eingangswelle 38 drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer Kupplung Kl verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der Kupplung Kl ist mit einer ersten Getriebewelle 40 eines ersten Planetengetriebes Nl drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 41 dieses ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einer Eingangswelle 42 des Variators V verbunden. Die Ausgangswelle 43 des Variators V ist drehfest mit einer ersten Getriebewelle 44 eines zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden. Eine dritte Getriebewelle 45 dieses Planetengetriebes (N2)" ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung K2 drehfest verbunden. Die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung K2 ist mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes verbunden.
Eine zweite Getriebewelle 47 des besagten dritten Planetengetriebes N3 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung K3 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung K3 mit einem Getriebegehäuse 48 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die dritte Kupplung K3 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 47 des dritten Planetengetriebes N3 gegen das Getriebegehäuse 48 abbremsbar ist. Eine dritte Getriebewelle 49 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 41 des ersten Planetengetriebes Nl bzw. Eingangswelle 42 des Variators V verbunden.
Die zweite Kupplungshälfte der ersten Kupplung Kl bzw. die erste Getriebewelle 40 des ersten Planetengetriebe Nl ist drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 50 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 51 des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest verbunden mit
— der Ausgangswelle 43 des Variators V
— der ersten Getriebewelle 44 des zweiten Planetengetriebes N2 und
— einer ersten Getriebewelle 52 eines vierten Planetengetriebes N4.
Eine dritte Getriebewelle 53 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung K4 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 48 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die vierte Kupplung K4 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 53 des vierten Planetengetriebes N4 gegen das Getriebegehäuse 48 abbremsbar ist.
Eine zweite Getriebewelle 70 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes verbunden.
Fig. 14 bis Fig. 16 zeigen mögliche Radsätze dieser ersten Ausführungsvariante der Getriebestruktur gemäß Fig. 10. Fig. 14 bis Fig. 16 sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie Fig. 10, so dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie eine konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur gemäß Fig. 10 darstellen. Die vier Planetengetriebe Nl, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen mit den gleichen Bezugsziffern Nl, N2, N3, N4 versehen. Der Variator V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren El und E2 dargestellt. Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle dieses Variators V keine Korrespondenz in Fig. 14 bis Fig. 16, da die beiden Elektromotoren El und E2 teilweise über unterschiedliche Getriebeglieder eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe Planetengetriebe einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch angetriebenen Eingangswelle 38 auf die Ausgangswelle 46. Demzufolge erfolgt die Aufzählung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
Die Radsätze gemäß Fig. 14 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 38 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 47 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist als
Doppelplanetengetriebe ausgeführt. Ein Doppelplanetenträger ist einerseits mit der Elekromotorenwelle von E2 drehfest gekoppelt und andererseits drehfest mit den beiden Sonnenrädern der der beiden übrigen Planetengetriebe N4 und N2 gekoppelt. Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes Nl ist über die Kupplung Kl mit der Eingangswelle 38 drehfest kuppelbar. Ferner ist dieses Hohlrad drehfest mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar. Ein Planetenträger der Planetenräder ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 koppelbar. Dieser Planetenträger ist ferner drehfest mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes drehfest verbunden.
Die Radsätze gemäß Fig. 15 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Hohlrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 38 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 47 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl umfasst das besagte Hohlrad, Planetenräder und ein Sonnenrad. Ein Planetenträger der Planetenräder ist einerseits über eine erste Kupplung Kl mit der Eingangswelle 38 kuppelbar und andererseits drehfest mit einem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit dem
— der Elektormotorenwelle von E2, — dem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 und
— dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar. Ein Planetenträger der Planetenräder ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 koppelbar. Dieser Planetenträger ist ferner drehfest mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes drehfest verbunden.
Die Radsätze gemäß Fig. 16 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem ersten Sonnenrad 100 des axial folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 38 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 47 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist ohne Hohlrad ausgeführt und umfasst
— das besagte erste Sonnenrad 100,
— ein axial dahinter liegendes weiteres Sonnenrad 101,
— mit dem weiteren Sonnenrad 101 kämmende axial kurze Planetenräder 102 und axial lange Planetenräder 103, welche einerseits mit dem besagten ersten Sonnenrad 100 und andererseits mit den axial kurzen Planetenrädern 102 kämmen und mittels eines Doppelplanetenträgers 104 einen
Doppelplaneten bilden.
Dieser Doppelplanetenträger 104 ist mittels einer ersten Kupplung Kl mit der Eingangswelle 38 drehfest koppelbar. Ferner ist dieser Doppelplanetenträger 104 drehfest mit einem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Das weitere Sonnenrad 101 des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit dem
— der Elektormotorenwelle von E2,
— dem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 und
— dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
N4 : Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 48 kuppelbar. Ein Planetenträger der Planetenräder ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 koppelbar. Dieser Planetenträger ist ferner drehfest mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes drehfest verbunden.
Fig. 11 zeigt in der zweiten Ausführungsvariante die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 4.
Eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle 138 ist einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle 139 eines dritten Planetengetriebes N3 verbunden. Andererseits ist die angetriebene Eingangswelle 138 drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer Kupplung Kl verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der Kupplung Kl ist mit einer ersten Getriebewelle 140 eines ersten Planetengetriebes Nl drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 141 dieses ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einer Eingangswelle 142 des Variators V verbunden. Die Ausgangswelle 143 des Variators V ist drehfest mit einer ersten Getriebewelle 144 eines zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Eine dritte Getriebewelle 145 dieses Planetengetriebes N2 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung K2 drehfest verbunden. Die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung K2 ist mit der Ausgangswelle 146 des Getriebes verbunden.
Eine zweite Getriebewelle 147 des besagten dritten Planetengetriebes N3 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung K3 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung K3 mit einem Getriebegehäuse 148 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die dritte Kupplung K3 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 147 des dritten Planetengetriebes N3 gegen das Getriebegehäuse 148 abbremsbar ist. Eine dritte Getriebewelle 149 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 141 des ersten Planetengetriebes Nl bzw. Eingangswelle 142 des Variators V verbunden. Die dritte Getriebewelle 149 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist ferner drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 150 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 151 des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest verbunden mit
— der Ausgangswelle 143 des Variators V
— der ersten Getriebewelle 144 des zweiten Planetengetriebes N2 und
— einer ersten Getriebewelle 152 eines vierten Planetengetriebes N4.
Eine dritte Getriebewelle 153 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung K4 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 148 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die vierte Kupplung K4 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 153 des vierten Planetengetriebes N4 gegen das Getriebegehäuse 148 abbremsbar ist. Eine zweite Getriebewelle 170 die'ses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 146 des Getriebes verbunden.
Fig. 12 zeigt in der dritten Ausführungsvariante die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 5.
Eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle 238 ist einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle 239 eines dritten Planetengetriebes N3 verbunden. Andererseits ist die angetriebene Eingangswelle 238 drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer Kupplung Kl verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der Kupplung Kl ist mit einer ersten Getriebewelle 240 eines ersten Planetengetriebes Nl drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 241 dieses ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einer Eingangswelle 242 des Variators V verbunden. Die Ausgangswelle 243 des Variators V ist drehfest mit einer ersten Getriebewelle 244 eines zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Eine dritte Getriebewelle 245 dieses Planetengetriebes N2 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung K2 drehfest verbunden. Die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung K2 ist mit der Ausgangswelle 246 des Getriebes verbunden.
Eine zweite Getriebewelle 247 des besagten dritten Planetengetriebes N3 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung K3 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung K3 mit einem Getriebegehäuse 248 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die dritte Kupplung K3 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 247 des dritten Planetengetriebes N3 gegen das Getriebegehäuse 248 abbremsbar ist. Eine dritte Getriebewelle 249 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 241 des ersten Planetengetriebes Nl bzw. Eingangswelle 242 des Variators V verbunden.
Die zweite Kupplungshälfte der ersten Kupplung Kl bzw. die erste Getriebewelle 240 des ersten Planetengetriebe Nl ist drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 250 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 251 des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest verbunden der dritten Getriebewelle 245 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine erste Getriebewelle 252 eines vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 243 des Variators V und der ersten Getriebewelle 244 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Eine zweite Getriebewelle 246 des vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 246 des Getriebes verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 253 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung K4 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 248 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die vierte Kupplung K4 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 253 des vierten Planetengetriebes N4 gegen das Getriebegehäuse 248 abbremsbar ist. Fig. 17 und Fig. 18 zeigen mögliche Radsätze dieser dritten Ausführungsvariante der Getriebestruktur gemäß Fig. 12.
Fig. 17 und Fig. 18 sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie Fig. 12, so dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie eine konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur gemäß Fig. 12 darstellen. Die vier Planetengetriebe Nl, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen mit den gleichen Bezugsziffern Nl, N2, N3, N4 versehen. Der Variator V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren El und E2 dargestellt. Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle dieses Variators V keine Korrespondenz in Fig. 17 und Fig. 18, da die beiden Elektromotoren El und E2 teilweise über unterschiedliche Getriebeglieder eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe Planetengetriebe einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch angetriebenen Eingangswelle 38 auf die Ausgangswelle 46. Demzufolge erfolgt die Aufzählung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
Die Radsätze gemäß Fig. 17 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 238 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 247 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 248 kuppelbar. Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist ebenfalls als einfaches Planetengetriebe mit einem Hohlrad, Planetenrädern und dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das Hohlrad ist über eine Kupplung Kl mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes N3 koppelbar. Ein Planetenträger des Planetenrades ist drehfest verbunden mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2.
N2: Dieser Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 trägt einen Doppelplaneten und ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Planetenträger des vieren Planetengetriebes N4 koppelbar. Das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest mit der ersten Kupplungshälfte der ersten Kupplung Kl bzw. des Hohlrades des ersten Planetengetriebes verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und einem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 verbunden.
Ein Doppelplanetenträger ist einerseits mit der Elektromotorenwelle von E2 drehfest gekoppelt und andererseits drehfest mit den beiden Sonnenrädern der der beiden übrigen Planetengetriebe N4 und N2 gekoppelt. Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes Nl ist über die Kupplung Kl mit der Eingangswelle 38 drehfest kuppelbar. Ferner ist dieses Hohlrad drehfest mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
N4 : Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 248 kuppelbar. Der besagte Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Ausgangswelle 246 des Getriebes verbunden. Die Radsätze gemäß Fig. 18 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle, von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 238 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 247 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 248 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist iin Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel als Doppelplanetengetriebe ausgeführt. Ein Planetenträger des Doppelplaneten ist über eine Kupplung Kl mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes N3 koppelbar. Ferner ist der Planetenträger des Doppelplaneten des ersten Planetengetriebes Nl drehfest mit einem Hohlrad des folgenden zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes verbunden, welches ebenfalls als Doppelplanetengetriebe ausgeführt ist.
N2: Dieser Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 trägt einen Doppelplaneten und ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Planetenträger des vierten Planetengetriebes N4 koppelbar. Das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und einem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad, Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 248 kuppelbar. Der besagte Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Ausgangswelle 246 des Getriebes verbunden.
Fig. 13 zeigt in der vierten Ausführungsvariante die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß Fig. 8 mit einer DLVZ gemäß Fig. 6.
Eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle 338 ist einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle 339 eines dritten Planetengetriebes N3 verbunden. Andererseits ist die angetriebene Eingangswelle 338 drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer Kupplung Kl verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der Kupplung Kl ist mit einer ersten Getriebewelle 340 eines ersten Planetengetriebes Nl drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 341 dieses ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einer Eingangswelle 342 des Variators V verbunden. Die Ausgangswelle 343 des Variators V ist drehfest mit einer ersten Getriebewelle 344 eines zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Eine dritte Getriebewelle 345 dieses Planetengetriebes N2 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung K2 drehfest verbunden. Die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung K2 ist mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Eine zweite Getriebewelle 347 des besagten dritten Planetengetriebes N3 ist mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung K3 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung K3 mit einem Getriebegehäuse 348 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die dritte Kupplung K3 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 347 des dritten Planetengetriebes N3 gegen das Getriebegehäuse 348 abbremsbar ist. Eine dritte Getriebewelle 349 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 341 des ersten Planetengetriebes Nl bzw. Eingangswelle 342 des Variators V verbunden. Die dritte Getriebewelle 349 dieses dritten Planetengetriebe N3 ist ferner drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 350 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 351 des ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest verbunden der dritten Getriebewelle 345 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
Eine erste Getriebewelle 352 eines vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 343 des Variators V und der ersten Getriebewelle 344 des zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Eine zweite Getriebewelle 346 des vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Eine dritte Getriebewelle 353 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung K4 verbunden, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 348 des Getriebes verbunden ist. Somit ist die vierte Kupplung K4 eine Bremse, so dass die zweite Getriebewelle 353 des vierten Planetengetriebes N4 gegen das Getriebegehäuse 348 abbremsbar ist.
Eine zweite Getriebewelle 370 dieses vierten Planetengetriebes N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Fig. 19 bis Fig. 21 zeigen mögliche Radsätze dieser dritten AusführungsVariante der Getriebestruktur gemäß Fig. 13. Fig. 19 bis Fig. 21 sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie Fig. 13, so dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie eine konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur gemäß Fig. 13 darstellen. Die vier Planetengetriebe Nl, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen mit den gleichen Bezugsziffern Nl, N2, N3, N4 versehen. Der Variator V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren El und E2 dargestellt. Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle dieses Variators V keine Korrespondenz in Fig. 19 bis Fig. 21, da die beiden Elektromotoren El und E2 teilweise über unterschiedliche Getriebeglieder eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe Planetengetriebe einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch angetriebenen Eingangswelle 338 auf die Ausgangswelle 346. Demzufolge erfolgt die Aufzählung der Radsätze der Planetengetriebe Nl bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
Die Radsätze gemäß Fig. 19 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 338 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 347 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist- ebenfalls als einfaches Planetengetriebe mit einem Hohlrad, Planetenrädern und dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das Hohlrad ist über eine Kupplung Kl mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes N3 koppelbar. Ein Planetenträger des Planetenrades ist drehfest verbunden mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2.
N2: Dieser Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 trägt Planetenräder und ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Planetenträger des vierten Planetengetriebes N4 koppelbar. Das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest der Elektromotorwelle von El verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und einem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad, Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar. Der besagte Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Die Radsätze gemäß Fig. 20 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 338 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 347 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar.
Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist im Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel als Doppelplanetengetriebe mit einem Hohlrad, Doppelplanetenrädern und dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das Hohlrad ist über eine Kupplung Kl mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes N3 koppelbar. Das Hohlrad ist drehfest verbunden mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2.
N2: Dieser Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 trägt Planetenräder und ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Planetenträger des vierten Planetengetriebes N4 koppelbar. Das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest der Elektromotorwelle von El verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und einem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad, Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar. Der besagte Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Die Radsätze gemäß Fig. 21 stellen sich aufeinander folgend wie folgt dar:
N3: Das dritte Planetengetriebe N3 weist ein Sonnenrad, Planetenräder und ein Hohlrad auf. Das Sonnenrad ist drehfest mit der Elektromotorwelle von El und einem Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes Nl gekoppelt. Ein Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Eingangswelle 338 gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetengetriebes N3 ist über die Getriebewelle 347 und die Kupplung K3 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar. Nl: Das erste Planetengetriebe Nl ist im Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel als zusammengesetztes Doppelplanetengetriebe ohne Hohlrad ausgeführt. Das besagte Sonnenrad des ersten Planetengetriebes Nl kämmt mit Doppelplaneten, deren radial äußeres Planetenrad als axial langes Planetenrad ausgeführt ist und mit einem weiteren Sonnenrad kämmt. Dieses weitere Sonnenrad ist über eine Kupplung Kl mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes N3 koppelbar. Ein Planetenträger des Doppelplaneten ist drehfest verbunden mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2.
N2: Dieser Planetenträger des zweiten Planetengetriebes N2 trägt Planetenräder und ist über eine zweite Kupplung K2 drehfest mit einem Planetenträger des vierten Planetengetriebes N4 koppelbar. Das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest der Elektromotorwelle von El verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2 ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und einem Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 verbunden.
N4: Das vierte Planetengetriebe N4 umfasst ein Hohlrad, Planetenräder und das besagte Sonnenrad. Das Hohlrad ist mittels der Kupplung K4 mit dem Getriebegehäuse 348 kuppelbar. Der besagte Planetenträger der Planetenräder ist drehfest mit der Ausgangswelle 346 des Getriebes verbunden.
Fig. 22 bis Fig. 24 zeigen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, bei welchen einem Grundgetriebe zur Reduktion der Drehzahlen jeweils ein Reduktionsplanetenradsatz vorangestellt ist. Dies geht mit einer Erhöhung des Drehmomentes einher. In Fig. 22 ist der zusätzliche Reduktionsplanetenradsatz N5 gestrichelt umrandet dargestellt. Der
Reduktionsplanetenradsatz N5 umfasst ein Hohlrad 401, welches drehfest mit der Eingangswelle 438 des Getriebes verbunden ist. Das Sonnenrad 402 des Getriebes ist hingegen drehfest am Getriebegehäuse 448 abgestützt. Demzufolge wird die Antriebsleistung drehzahlreduziert von Planetenrädern 404 über einen Planetenträger 403 auf eine Eingangswelle 405 des Grundgetriebes 406 übertragen.
Das Grundgetriebe 406 umfasst vier Planetengetriebe Nl bis N4. Axial als erstes dem Verbrennungsmotor und dem Getriebegrundradsätzen folgend ist ein drittes Planetengetriebe N3.
N3: Dessen Sonnenrad 407 ist über eine Kupplung K3 gegenüber dem Getriebegehäuse 448 abstützbar. Ein Planetenträger 408 von Planetenrädern 409 ist drehfest mit der Eingangswelle 405 des Grundgetriebes 406 verbunden. Ferner ist der Planetenträger 408 der Planetenräder 409 drehfest mit einem Hohlrad 410 des folgenden ersten Planetengetriebes Nl verbunden.
Nl: Ein Planetenträger 411 von Planetenrädern 412 dieses ersten Planetengetriebes Nlist mittels einer Kupplung Kl drehfest mit einem Planetenträger 413 des folgenden Planetengetriebes N2 und einer ersten Kupplungshälfte der Kupplung K2 drehfest verbunden. Ein Sonnenrad 414 dieses ersten Planetengetriebes Nl ist drehfest mit einer Elektromotorwelle von El verbunden. Ferner ist dieses Sonnenrad bzw. die Elektromotorwelle von El drehfest mit einem Sonnenrad 415 des Planetengetriebes N2 verbunden. N2: Das Planetengetriebe N2 umfasst neben dem besagten Sonnenrad 415 und dem Planetenräder 416 tragenden besagten Planetenträger 413 noch weitere Planetenräder 417 und ein weiteres Sonnenrad 418. Dabei sind die Planetenräder 416 und die weiteren Planetenräder 417 einem Doppelplaneten zugehörig. Die radial äußeren Planetenräder 416 des Doppelplaneten kämmen mit dem einen Sonnenrad 415, wohingegen die radial inneren Planetenräder 417 mit dem weiteren Sonnenrad 418 kämmen. Dieses Sonnenrad -418 ist drehfest mit der Elektromotorwelle 419 des zweiten Elektromotors E2 drehfest verbunden, die auch mit einem Sonnenrad 420 des axial folgenden Planetengetriebes N4 verbunden ist.
N4: Dessen Sonnenrad 420 kämmt mit Planeten 421, deren Planetenträger 422 drehfest mit der Ausgangswelle 446 des Getriebes verbunden ist. Das Hohlrad 423 ist über eine Kupplung K4 drehfest mit dem Getriebegehäuse 448 koppelbar.
Fig. 22 und Fig. 23 zeigen weitere Radsätze mit vorangestelltem Reduktionsplanetenradsatz N5.
Der Reduktionsplanetensatz kann in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung jedem der Fig. 14 bis Fig. 21 in vorteilhafter Weise vorangestellt werden.
Die Getriebe in sämtlichen Ausführungsformen gemäß Fig. 14 bis Fig. 24 und Unterkombinationen dieser Ausführungsformen können derart ausgelegt sein, dass in den Umschaltpunkten zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrbereichen an den zu schaltenden Kupplungen Kl bis K4 bzw. Bremsen jeweils Differenzdrehzahlen von Null anliegen. Dies entspricht den sogenannten Synchronbedingungen. Ferner sind die Getriebe in sämtlichen Ausführungsformen gemäß Fig. 14 bis Fig. 24 derart ausgelegt, dass beim Wechsel des Fahrbereiches ausschließlich zwei Kupplungen Kl bis K4 bzw. Bremsen betätigt werden müssen, wobei die eine eingerückt wird, wohingegen die andere ausgerückt wird.
Die Getriebe in sämtlichen Ausführungsformen gemäß Fig. 14 bis Fig. 24 und Unterkombinationen dieser Ausführungsformen können derart ausgelegt sein, dass eine ggfs. vorhandene DLVZ so ausgelegt wird, dass das Extremum des Leistungsanteils genau der installierten elektrischen Leistung pei, inst entspricht.
Insbesondere können die Getriebe in sämtlichen Ausführungsformen gemäß Fig. 14 bis Fig. 24 und Unterkombinationen dieser Ausführungsformen derart ausgelegt sein, dass der Leistungsanteil in den Synchronpunkten zwischen den beiden benachbarten Fahrbereichen jeweils genau der installierten elektrischen Leistung pei, inst entspricht.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der be¬ schriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschrie¬ bene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vor¬ richtungsteile zu entnehmen.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Getriebe zwei Elektromotoren (El, E2) und mehrere Planetengetriebe (Nl, N2, N3, N4) aufweist und wobei zum Anfahren in einem ersten Fahrbereich eingangsseitig eine einfach leistungsverzweigte Struktur vorgesehen ist, der sich in einem weiteren Fahrbereich eine weitere Leistungsverzweigung für einen Overdrive anschließt.
2. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Fahrbereich zum Anfahren und dem weiteren Fachbereich für den Overdrive zumindest ein zusätzlicher Fahrbereich liegt.
3. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsverzweigung für den Overdrive mittels einer doppelten Leistungsverzweigung dargestellt ist.
4. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangsgetriebeglied eines Grundgetriebes des Getriebes ein Planetenträger (39, 408) ist.
5. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe aus einem Grundgetriebe (406) und einem letzteren im Kraftfluss vorgelagertem Reduktionsgetriebe (N5) besteht.
6. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgetriebe ein Planetengetriebe ist.
7. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgetriebe
— ein gegenüber einem Getriebegehäuse (448) abgestütztes Sonnenrad (402) ,
— eine vom Verbrennungsmotor angetriebenes Hohlrad (401) und
— einen Planetenräder (404) tragenden Planetenträger (403) umfasst, wobei der Planetenträger (403) drehfest mit einer Eingangswelle (405) des Grundgetriebes verbunden ist.
8. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromotoren (El, E2) einen stufenlosen Variator (V) darstellen.
9. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle
(38) einerseits drehfest mit einer ersten Getriebewelle
(39) eines dritten Planetengetriebes (N3) verbunden ist, und andererseits drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer ersten Kupplung (Kl) verbunden ist, wobei eine zweite Kupplungshälfte dieser ersten Kupplung
(Kl) mit einer ersten Getriebewelle (40) eines ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden ist und eine zweite Getriebewelle (41) dieses ersten Planetengetriebes
(Nl) drehfest mit einer Eingangswelle (42) des Variators
(V) verbunden ist, wobei die Ausgangswelle (43) des Variators (V) drehfest mit einer ersten Getriebewelle
(44) eines zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (45) dieses Planetengetriebes (N2) mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung (K2) drehfest verbunden ist deren zweite Kupplungshälfte mit der Ausgangswelle (46) des Getriebes verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle
(47) des besagten dritten Planetengetriebes (N3) mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung (K3) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung (K3) mit einem Getriebegehäuse
(48) des Getriebes verbunden ist, so dass die dritte Kupplung (K3) eine Bremse darstellt, mittels der die zweite Getriebewelle (47) des dritten Planetengetriebes (N3) gegen das Getriebegehäuse (48) abbremsbar ist, wobei eine dritte Getriebewelle (49) dieses dritten Planetengetriebe (N3) drehfest mit der zweiten Getriebewelle (41) des ersten Planetengetriebes (Nl) und der Eingangswelle (42) des Variators (V) verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte der ersten Kupplung (Kl) und die erste Getriebewelle (40) des ersten Planetengetriebe (Nl) drehfest mit einer zweiten Getriebewelle (50) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, und eine dritte Getriebewelle (51) des ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden mit
- der Ausgangswelle (43) des Variators (V) ,
- der ersten Getriebewelle (44) des zweiten Planetengetriebes (N2) und
- einer ersten Getriebewelle (52) eines vierten Planetengetriebes (N4) ist und eine dritte Getriebewelle (53) dieses vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung (K4) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung (K4) mit dem Getriebegehäuse (48) des Getriebes verbunden ist, so dass die vierte Kupplung (K4) eine Bremse darstellt, mittels der die zweite Getriebewelle (53) des vierten Planetengetriebes (N4) gegen das Getriebegehäuse (48) abbremsbar ist, wobei eine zweite Getriebewelle (70) dieses vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (46) des Getriebes verbunden ist.
10. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle
(138) einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle
(139) eines dritten Planetengetriebes (N3) verbunden ist und andererseits drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer ersten Kupplung (Kl) verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte der Kupplung (Kl) mit einer ersten Getriebewelle (140) eines ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle
(141) dieses ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest mit einer Eingangswelle (142) des Variators (V) verbunden ist, wobei die Ausgangswelle (143) des Variators (V) drehfest mit einer ersten Getriebewelle (144) eines zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist wobei eine dritte Getriebewelle (145) dieses Planetengetriebes (N2) mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung (K2) drehfest verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung (K2) mit der Ausgangswelle (146) des Getriebes verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (147) des besagten dritten Planetengetriebes
(N3) mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung (K3) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung (K3) mit einem Getriebegehäuse (148) des Getriebes verbunden ist, so dass die dritte Kupplung (K3) eine Bremse darstellt, so dass die zweite Getriebewelle (147) des dritten Planetengetriebes (N3) gegen das Getriebegehäuse (148) abbremsbar ist, wobei eine dritte Getriebewelle (149) dieses dritten Planetengetriebe (N3) drehfest mit der zweiten Getriebewelle (141) des ersten Planetengetriebes
(Nl) und der Eingangswelle (142) des Variators (V) verbunden ist, wobei die dritte Getriebewelle (149) dieses dritten Planetengetriebes (N3) ferner drehfest mit einer zweiten Getriebewelle (150) des zweiten Planetengetriebes
(N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (151) des ersten Planetengetriebes . (Nl) drehfest mit der Ausgangswelle (143) des Variators (V) der ersten Getriebewelle (144) des zweiten
Planetengetriebes (N2) und einer ersten Getriebewelle (152) eines vierten
Planetengetriebes (N4) verbunden ist und eine dritte Getriebewelle (153) dieses vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung (K4) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung (K4) mit dem Getriebegehäuse (148) des Getriebes verbunden ist, so dass die vierte Kupplung (K4) eine Bremse darstellt, so dass die zweite Getriebewelle (153) des vierten Planetengetriebes (N4) gegen das Getriebegehäuse (148) abbremsbar ist, wobei eine zweite Getriebewelle (170) dieses vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (146) des Getriebes verbunden ist.
11. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle (238) einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle (239) eines dritten Planetengetriebes (N3) verbunden ist und andererseits drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer ersten Kupplung (Kl) verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte der Kupplung (Kl) mit einer ersten Getriebewelle (240) eines ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (241) dieses ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest mit einer Eingangswelle (242) des Variators (V) verbunden ist, wobei die Ausgangswelle (243) des Variators (V) drehfest mit einer ersten Getriebewelle (244) eines zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (245) dieses Planetengetriebes (N2) mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung (K2) drehfest verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung (K2) mit der Ausgangswelle (246) des Getriebes verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (247) des besagten dritten Planetengetriebes (N3) mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung (K3) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung (K3) mit einem Getriebegehäuse (248 des Getriebes verbunden ist, so dass die dritte Kupplung (K3) eine Bremse darstellt, so dass die zweite Getriebewelle (247) des dritten Planetengetriebes (N3) gegen das Getriebegehäuse (248) abbremsbar ist, wobei eine dritte Getriebewelle (249) dieses dritten Planetengetriebe (N3) drehfest mit der zweiten Getriebewelle (241) des ersten Planetengetriebes (Nl) und der Eingangswelle (242) des Variators (V) verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte der ersten Kupplung (Kl) und die erste Getriebewelle (240) des ersten Planetengetriebe (Nl) drehfest mit einer zweiten Getriebewelle (250) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (251) des ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest mit der dritten Getriebewelle (245) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine erste Getriebewelle (252) eines vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (243) des Variators (V) und der ersten Getriebewelle (244) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (270) des vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (246) des Getriebes verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (253) dieses vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung (K4) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung (K4) mit dem Getriebegehäuse (248) des Getriebes verbunden ist, so dass die vierte Kupplung (K4) eine Bremse darstellt, mittels der die zweite Getriebewelle (253) des vierten Planetengetriebes (N4) gegen das Getriebegehäuse (248) abbremsbar ist.
12. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine verbrennungsmotorisch angetriebene Eingangswelle (338) einerseits drehfest mit der ersten Getriebewelle (339) eines dritten Planetengetriebes (N3) verbunden ist und andererseits drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer Kupplung (Kl) verbunden ist, wobei die zweite Kupplungshälfte der Kupplung (Kl) mit einer ersten Getriebewelle (340) eines ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (341) dieses ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest mit einer Eingangswelle (342) des Variators (V) verbunden ist, wobei die Ausgangswelle (343) des Variators (V) drehfest mit einer ersten Getriebewelle (344) eines zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (345) dieses Planetengetriebes (N2) mit einer ersten Kupplungshälfte einer zweiten Kupplung (K2) drehfest verbunden ist, wobei eie zweite Kupplungshälfte dieser zweiten Kupplung (K2) mit der Ausgangswelle' (346) des Getriebes verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (347) des besagten dritten Planetengetriebes (N3) mit einer ersten Kupplungshälfte einer dritten Kupplung (K3) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser dritten Kupplung (K3) mit einem Getriebegehäuse (348) des Getriebes verbunden ist, so dass die dritte Kupplung (K3) eine Bremse darstellt, so dass die zweite Getriebewelle (347) des dritten Planetengetriebes (N3) gegen das Getriebegehäuse (348) abbremsbar ist, wobei eine dritte Getriebewelle (349) dieses dritten Planetengetriebes (N3) drehfest mit der zweiten Getriebewelle (341) des ersten Planetengetriebes (Nl) und der Eingangswelle (342) des Variators (V) verbunden ist, wobei die dritte Getriebewelle (349) dieses dritten Planetengetriebe (N3) drehfest mit einer zweiten Getriebewelle (350) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (351) des ersten Planetengetriebes (Nl) drehfest verbunden ist mit der dritten Getriebewelle (345) des zweiten Planetengetriebes (N2) , wobei eine erste Getriebewelle (352) eines vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (343) des Variators (V) und der ersten Getriebewelle (344) des zweiten Planetengetriebes (N2) verbunden ist, wobei eine zweite Getriebewelle (370) des vierten Planetengetriebes (N4) drehfest mit der Ausgangswelle (346) des Getriebes verbunden ist, wobei eine dritte Getriebewelle (353) dieses vierten Planetenge'triebes (N4) drehfest mit einer ersten Kupplungshälfte einer vierten Kupplung (K4) verbunden ist, wohingegen eine zweite Kupplungshälfte dieser vierten Kupplung (K4) mit dem Getriebegehäuse (348) des Getriebes verbunden ist, so dass die vierte Kupplung (K4) eine Bremse darstellt, mittels derer die zweite Getriebewelle (353) des vierten Planetengetriebes (N4) gegen das Getriebegehäuse (348 abbremsbar ist.
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