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Die
Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug
mit einem Verbrennungsmotor.
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Aus
der
US 6,478,705 B1 ist
bereits ein leistungsverzweigtes Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem
Verbrennungsmotor bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zu schaffen,
dessen Verbrennungsmotor sich ein Getriebe mit einer hohen Getriebespreizung
anschließt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Im
Folgenden wird die einfache Leistungsverzweigung mit ELVZ und die
doppelte Leistungsverzweigung mit DLVZ abgekürzt.
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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.
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Patentanspruch
2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Getriebespreizung
besonders groß ist.
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Patentansprüche 9 bis
12 zeigen besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen welche
in 10 bis 13 dargestellt
sind.
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Der
erfindungsgemäße Antriebsstrang
für ein
Hybridfahrzeug weist zwei Elektromotoren auf, mittels derer das Übersetzungsverhältnis für den antreibenden
Verbrennungsmotor stufenlos variiert wird.
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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.
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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. Leistungsverzweigter Betrieb bedeutet, dass die Leistung über zumindest zwei
Leistungspfade verläuft,
wobei mindestens ein Pfad elektrische Leistung und mindestens ein
Pfad mechanische Leistung überträgt.
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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.
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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.
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Das
Getriebe kann in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt
sein, dass in den Umschaltpunkten zwischen zwei aufeinander folgenden
Fahrbereichen an den zu schaltenden Kupplungen K1 bis K4 bzw. Bremsen
jeweils Differenzdrehzahlen von Null anliegen. Dies entspricht den
sogenannten Synchronbedingungen.
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Ferner
kann das Getriebe in besonders vorteilhafter Weise derart ausgelegt
sein, dass beim Wechsel des Fahrbereiches ausschließlich zwei Kupplungen
K1 bis K4 bzw. Bremsen betätigt
werden müssen,
wobei die eine eingerückt
wird, wohingegen die andere ausgerückt wird.
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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 pel,inst entspricht.
Unter der installierten elektrischen Leistung pel,inst ist
das Verhältnis
der Nennleistung eines Elektromotors bezogen auf die Nennleistung
des primär
antreibenden Verbrennungsmotors zu verstehen.
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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 pel,inst entspricht.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch
die Struktur einer einfachen Leistungsverzweigung mit eingangsseitigem Differential,
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2 schematisch
die Struktur einer einfachen Leistungsverzweigung mit ausgangsseitigen Differential,
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3 schematisch
die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer ersten
Ausführungsform,
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4 schematisch
die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer zweiten
Ausführungsform,
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5 schematisch
die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer dritten
Ausführungsform,
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6 schematisch
die Struktur einer doppelten Leistungsverzweigung in einer vierten
Ausführungsform,
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7 schematisch
ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential
und einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential zusammensetzt,
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8 schematisch
ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential,
zumindest einer beliebigen DLVZ gemäß 3 bis 6 und
einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential zusammensetzt,
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9 schematisch
ein Getriebegrundprinzip welches sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential,
zumindest einer beliebigen DLVZ gemäß 3 bis 6 und
einer weiteren DLZV nach 3 bis 6 zusammensetzt,
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10 in
einer ersten Ausführungsvariante eine
Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 3,
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11 in
einer zweiten Ausführungsvariante eine
Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 4,
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12 in
einer dritten Ausführungsvariante eine
Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 5,
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13 in
einer vierten Ausführungsvariante eine
Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 6,
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14 in
einer ersten Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8,
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15 in
einer zweiten Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8,
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16 in
einer dritten Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8,
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17 in
einer vierten Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8,
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18 in
einer fünften
Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8,
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19 in
einer sechsten Ausführungsvariante
einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8,
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20 in
einer siebenten Ausführungsvariante
einen Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8,
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21 in
einer achten Ausführungsvariante einen
Getrieberadsatz unter Verwendung des Getriebegrundprinzips gemäß 8 und
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22 bis 24 besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, bei welchen einem Grundgetriebe
zur Reduktion der Drehzahlen jeweils ein Reduktionsplanetenradsatz
vorangestellt ist.
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1 zeigt
schematisch die Struktur einer ELVZ mit einem eingangsseitigem Planetengetriebe bzw.
Differential D. Die ELVZ mit einem eingangsseitigem Differential
D umfasst neben dem Differential D noch zwei Elektromotoren E1 und
E2, die miteinander elektrisch verbunden sind, so dass die abgegebene
bzw. aufgenommene Leistung zwischen diesen beiden Elektromotoren
E1 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 E1 verbunden. Die dritte Getriebewelle 3 des
Differentials D ist drehfest mit dem zweiten Elektromotor E2 und
der Ausgangswelle 4 der ELVZ verbunden.
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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 E1, 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 E1 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.
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3 bis 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 D1, D2
und zwei Elektromotoren E1, 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.
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3 zeigt
dabei schematisch die Struktur der DLVZ in der ersten Ausführungsform.
Diese DLVZ ist grundsätzlich
gleichartig der ELVZ gemäß 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
D1 gekoppelt ist.
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4 zeigt
schematisch die Struktur der DLVZ in der zweiten Ausführungsform.
Die Elektromotorwelle 13 von E1 ist an einem ersten Knotenpunkt 19 drehfest
mit der dritten Getriebewelle 14 des ersten Differentials
D1 gekoppelt. Ferner sind die Elektromotorwelle 13 von
E1 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 D1 gekoppelt.
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Die
dritte Ausführungsform
gemäß 5 zeigt Ähnlichkeiten
zu 4. So sind die beiden in 4 ersichtlichen
Knoten 19, 20 gegen die beiden Differential D1
und D2 ausgetauscht. Die Elektromotorwelle 21 von E1 ist über das
erste Differential Dl mit der ersten Getriebewelle 23 und
der zweiten Getriebewelle 22 des ersten Differentials D1
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 D1 gekoppelt. Diese zweite Getriebewelle 26 vom
ersten Differential D1 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
D1 und der dritten Getriebewelle 29 des zweiten Differentials 29 gekoppelt.
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Die
vierte Ausführungsform
gemäß 6 zeigt Ähnlichkeiten
zur ersten Ausführungsform
gemäß 3.
Diese DLVZ ist jedoch im Gegensatz zur 3 grundsätzlich gleichartig
der ELVZ gemäß 2 aufgebaut,
wobei jedoch zusätzlich
eingangsseitig das erste Differential D1 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
E1 und der ersten Getriebewelle 35 des zweiten Differentials
D2 gekoppelt ist.
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Bei
sämtlichen
dieser Strukturen 1 bis 6 ist die
Leistung im elektrischen Zweig eindeutig abhängig von der aktuellen Getriebeübersetzung.
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7 bis 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 7 bis 9 dargestellten elektrischen
Leistungsanteil pel auf. Der elektrischen
Leistungsanteil pel 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 1 dargestellten
ELVZ streben für
eine Getriebeübersetzung
iG → ∞ gegen
-1. Ebenso streben die Leistungsanteile der in 2 dargestellten ELVZ
für eine
Getriebeübersetzung
iG → 0
gegen -1. Für
den umgekehrten Fall gilt analoges. D.h., die Leistungsanteile der
in 1 dargestellten ELVZ streben für eine Getriebeübersetzung
iG → 0
gegen ∞. Die
Leistungsanteile der in 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 1 verwendet.
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Hingegen
wird für
einen Overdrive-Fahrbereich die ELVZ gemäß
2 verwendet.
Den besagten beiden ELVZ ist jedoch gemein, dass der Spreizungsbereich
in dem die maximale Motorleistung
vom Getriebe übertragen
werden kann, relativ klein ist. Bei der DLVZ ist die spezifische
Spreizung wesentlich größer als
bei der ELVZ. Dies geht jedoch einher mit dem Nachteil, dass sowohl
für i
G → ∞ als auch
für i
G → 0
der Leistungsanteil unendlich wird. Demzufolge findet die DLVZ Anwendung
für mittlere
Fachbereiche ohne extreme Übersetzungsverhältnisse.
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Aus
vorgenanntem ergeben sich die Getriebegrundprinzipien gemäß 7 bis 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 1 bis 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
1/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.
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Die
kinematische Spreizung des Getriebes ist jedoch unendlich, da ein
Anfahren mit der Übersetzung ∞ 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.
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Die
Vorzeichen der Graphen in 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.
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Das
schematische Getriebegrundprinzip 7 setzt
sich aus einer ELVZ mit eingangsseitigem Differential D gemäß 1 und
einer ELVZ mit ausgangsseitigem Differential D gemäß 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 +pel,inst an. In diesem Punkt der
maximal möglichen
installierten elektrischen Leistung +pel,inst liegt
idealerweise der Synchronpunkt S1. An diesem Synchronpunkt wird
das Getriebe des Antriebsstranges vom ersten Fahrbereich auf den
zweiten Fahrbereich umgeschaltet, der ein Overdrive-Fahrbereich
ist. Dem Synchronpunkt S1 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.
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Das
schematische Getriebegrundprinzip 8 unterscheidet
sich vom Getriebegrundprinzip 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 -pel,inst fällt
und dann wieder auf S3 bzw. S4 ansteigt. Die Spreizung φ ist entsprechend
größer, als
bei dem schematischen Getriebegrundprinzip gemäß 7.
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Das
schematische Getriebegrundprinzip 9 stellt
eine Weiterentwicklung des schematischen Getriebegrundprinzips gemäß 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 8.
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10 bis 13 zeigen
vier Ausführungsvarianten
des besonders vorteilhaften Getriebegrundprinzips gemäß 8.
In diesen vier Ausführungsvarianten
findet jeweils eine der in 3 bis 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 E1, 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 14 bis 21 dargestellt.
Neben den vier Ausführungsvarianten 10 bis 13 ist
eine Vielzahl anderer nicht näher
dargestellter Ausführungsvarianten
darstellbar.
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10 zeigt
dabei in der ersten Ausführungsvariante
die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 3.
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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 K1 verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der Kupplung K1 ist mit
einer ersten Getriebewelle 40 eines ersten Planetengetriebes
N1 drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 41 dieses
ersten Planetengetriebes N1 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.
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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 N1 bzw. Eingangswelle 42 des Variators
V verbunden.
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Die
zweite Kupplungshälfte
der ersten Kupplung K1 bzw. die erste Getriebewelle 40 des
ersten Planetengetriebe N1 ist drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 50 des
zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
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Eine
dritte Getriebewelle 51 des ersten Planetengetriebes N1
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.
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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.
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Eine
zweite Getriebewelle 70 dieses vierten Planetengetriebes
N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 46 des Getriebes
verbunden.
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14 bis 16 zeigen
mögliche
Radsätze
dieser ersten Ausführungsvariante
der Getriebestruktur gemäß 10. 14 bis 16 sind dabei
mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie 10, so
dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie eine
konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur gemäß 10 darstellen.
Die vier Planetengetriebe N1, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen
mit den gleichen Bezugsziffern N1, N2, N3, N4 versehen. Der Variator
V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren E1 und E2 dargestellt.
Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle dieses
Variators V keine Korrespondenz in 14 bis 16,
da die beiden Elektromotoren E1 und E2 teilweise über unterschiedliche
Getriebeglieder eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe
Planetengetriebe einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der
Planetengetriebe N1 bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch
angetriebenen Eingangswelle 38 auf die Ausgangswelle 46.
Demzufolge erfolgt die Aufzählung
der Radsätze
der Planetengetriebe N1 bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
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Die
Radsätze
gemäß 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
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N1:
Das erste Planetengetriebe N1 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 N1
ist über
die Kupplung K1 mit der Eingangswelle 38 drehfest kuppelbar. Ferner
ist dieses Hohlrad drehfest mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes
N2 verbunden.
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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.
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Die
Radsätze
gemäß 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 E1 und einem
Hohlrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
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N1:
Das erste Planetengetriebe N1 umfasst das besagte Hohlrad, Planetenräder und
ein Sonnenrad. Ein Planetenträger
der Planetenräder
ist einerseits über
eine erste Kupplung K1 mit der Eingangswelle 38 kuppelbar
und andererseits drehfest mit einem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes
N2 verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes N1 ist
drehfest mit dem
- – der Elektormotorenwelle von
E2,
- – dem
Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 und
- – dem
Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2
verbunden.
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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.
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Die
Radsätze
gemäß 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 E1 und einem
ersten Sonnenrad 100 des axial folgenden ersten Planetengetriebes
N1 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.
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N1:
Das erste Planetengetriebe N1 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.
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Dieser
Doppelplanetenträger 104 ist
mittels einer ersten Kupplung K1 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 N1 ist drehfest mit dem
- – der Elektormotorenwelle
von E2,
- – dem
Sonnenrad des vierten Planetengetriebes N4 und
- – dem
Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes N2
verbunden.
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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.
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11 zeigt
in der zweiten Ausführungsvariante
die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 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 K1 verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der
Kupplung K1 ist mit einer ersten Getriebewelle 140 eines
ersten Planetengetriebes N1 drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 141 dieses
ersten Planetengetriebes N1 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 N1 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 N1
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 dieses vierten Planetengetriebes
N4 ist drehfest mit der Ausgangswelle 146 des Getriebes
verbunden.
-
12 zeigt
in der dritten Ausführungsvariante
die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 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 K1 verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der
Kupplung K1 ist mit einer ersten Getriebewelle 240 eines
ersten Planetengetriebes N1 drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 241 dieses
ersten Planetengetriebes N1 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 N1 bzw. Eingangswelle 242 des Variators
V verbunden.
-
Die
zweite Kupplungshälfte
der ersten Kupplung K1 bzw. die erste Getriebewelle 240 des
ersten Planetengetriebe N1 ist drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 250 des
zweiten Planetengetriebes N2 verbunden.
-
Eine
dritte Getriebewelle 251 des ersten Planetengetriebes N1
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.
-
17 und 18 zeigen
mögliche
Radsätze
dieser dritten Ausführungsvariante
der Getriebestruktur gemäß 12.
-
17 und 18 sind
dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie 12,
so dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie
eine konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur
gemäß 12 darstellen.
Die vier Planetengetriebe N1, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen
mit den gleichen Bezugsziffern N1, N2, N3, N4 versehen. Der Variator
V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren E1 und E2 dargestellt.
Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle
dieses Variators V keine Korrespondenz in 17 und 18, da
die beiden Elektromotoren E1 und E2 teilweise über unterschiedliche Getriebeglieder
eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe Planetengetriebe
einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der Planetengetriebe N1
bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch angetriebenen Eingangswelle 38 auf
die Ausgangswelle 46. Demzufolge erfolgt die Aufzählung der
Radsätze
der Planetengetriebe N1 bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
-
Die
Radsätze
gemäß 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
-
N1:
Das erste Planetengetriebe N1 ist ebenfalls als einfaches Planetengetriebe
mit einem Hohlrad, Planetenrädern
und dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das Hohlrad ist über eine
Kupplung K1 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 K1 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 N1
ist über
die Kupplung K1 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 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
-
N1:
Das erste Planetengetriebe N1 ist im Gegensatz zum vorhergehenden
Beispiel als Doppelplanetengetriebe ausgeführt. Ein Planetenträger des Doppelplaneten
ist über
eine Kupplung K1 mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes
N3 koppelbar. Ferner ist der Planetenträger des Doppelplaneten des
ersten Planetengetriebes N1 drehfest mit einem Hohlrad des folgenden
zweiten Planetengetriebes N2 verbunden. Ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes
N1 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.
-
13 zeigt
in der vierten Ausführungsvariante
die Getriebestruktur unter Verwendung des Getriebegrundprinzips
gemäß 8 mit
einer DLVZ gemäß 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 K1 verbunden. Die zweite Kupplungshälfte der
Kupplung K1 ist mit einer ersten Getriebewelle 340 eines
ersten Planetengetriebes N1 drehfest verbunden. Eine zweite Getriebewelle 341 dieses
ersten Planetengetriebes N1 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 N1 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 N1
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.
-
19 bis 21 zeigen
mögliche
Radsätze
dieser dritten Ausführungsvariante
der Getriebestruktur gemäß 13.
-
19 bis 21 sind
dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie 13,
so dass auf diese Bauteile nur soweit eingegangen wird, wie sie
eine konstruktive Konkretisierung gegenüber der schematischen Getriebestruktur
gemäß 13 darstellen.
Die vier Planetengetriebe N1, N2, N3, N4 sind dabei in Radsatzebenen
mit den gleichen Bezugsziffern N1, N2, N3, N4 versehen. Der Variator
V ist wieder mittels der beiden Elektromotoren E1 und E2 dargestellt.
Dabei finden die Bezugsziffern der Eingangswelle und der Ausgangswelle
dieses Variators V keine Korrespondenz in 19 bis 21,
da die beiden Elektromotoren E1 und E2 teilweise über unterschiedliche
Getriebeglieder eines Planetengetriebes Drehmomente in das selbe
Planetengetriebe einspeisen. Die folgende Beschreibung der Radsätze der
Planetengetriebe N1 bis N4 erfolgt von der verbrennungsmotorisch
angetriebenen Eingangswelle 338 auf die Ausgangswelle 346.
Demzufolge erfolgt die Aufzählung
der Radsätze
der Planetengetriebe N1 bis N4 in der Zeichnung von links nach rechts.
-
Die
Radsätze
gemäß 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
-
N1:
Das erste Planetengetriebe N1 ist ebenfalls als einfaches Planetengetriebe
mit einem Hohlrad, Planetenrädern
und dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das Hohlrad ist über eine Kupplung
K1 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 E1 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 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
-
N1:
Das erste Planetengetriebe N1 ist im Gegensatz zum vorhergehenden
Beispiel als Doppelplanetengetriebe mit einem Hohlrad, Doppelplanetenrädern und
dem besagten Sonnenrad ausgeführt. Das
Hohlrad ist über
eine Kupplung K1 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 E1 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 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 E1 und einem
Sonnenrad des folgenden ersten Planetengetriebes N1 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.
-
N1:
Das erste Planetengetriebe N1 ist im Gegensatz zum vorhergehenden
Beispiel als zusammengesetztes Doppelplanetengetriebe ohne Hohlrad ausgeführt. Das
besagte Sonnenrad des ersten Planetengetriebes N1 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 K1 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 E1 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.
-
22 bis 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 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 N1 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
N1 verbunden.
-
N1:
Ein Planetenträger 411 von
Planetenrädern 412 dieses
ersten Planetengetriebes N1 ist mittels einer Kupplung K1 drehfest
mit einem Planetenträger 413 des
folgenden Planetengetriebes N2 und einer ersten Kupplungshälfte der
Kupplung K2 drehfest verbunden. Ein Sonnenrad 414 dieses
ersten Planetengetriebes N1 ist drehfest mit einer Elektromotorwelle
von E1 verbunden. Ferner ist dieses Sonnenrad bzw. die Elektromotorwelle
von E1 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.
-
22 und 23 zeigen
weitere Radsätze mit
vorangestelltem Reduktionsplanetenradsatz N5.
-
Der
Reduktionsplanetensatz kann in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung
jedem der 14 bis 21 in
vorteilhafter Weise vorangestellt werden.
-
Die
Getriebe in sämtlichen
Ausführungsformen
gemäß 14 bis 24 und
Unterkombinationen dieser Ausführungsformen
können
derart ausgelegt sein, dass in den Umschaltpunkten zwischen zwei
aufeinander folgenden Fahrbereichen an den zu schaltenden Kupplungen
K1 bis K4 bzw. Bremsen jeweils Differenzdrehzahlen von Null anliegen.
Dies entspricht den sogenannten Synchronbedingungen.
-
Ferner
sind die Getriebe in sämtlichen
Ausführungsformen
gemäß 14 bis 24 derart ausgelegt,
dass beim Wechsel des Fahrbereiches ausschließlich zwei Kupplungen K1 bis
K4 bzw. Bremsen betätigt
werden müssen,
wobei die eine eingerückt
wird, wohingegen die andere ausgerückt wird.
-
Die
Getriebe in sämtlichen
Ausführungsformen
gemäß 14 bis 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 pel,inst entspricht.
-
Insbesondere
können
die Getriebe in sämtlichen
Ausführungsformen
gemäß 14 bis 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 pel,inst entspricht.
-
Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.