DE102018209940A1 - Stufenloses Multimode-Getriebe für nahtloses Schalten - Google Patents

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Abstract

Ein stufenloses Getriebe (IVT) stellt mehrere Getriebemodi bereit. Mindestens ein Modus ist ein serieller Modus und mindestens ein anderer Modus ist ein Split-Path-Modus. Das IVT sieht ein im Wesentlichen nahtloses Schalten zwischen den mehreren Getriebemodi vor.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der US-Anmeldung mit der Seriennummer 15/384,533, eingereicht am 20. Dezember 2016, die eine Teilfortsetzung der am 7. November 2014 eingereichten US-Anmeldung mit der Seriennummer 14/536,097 ist, die eine Teilfortsetzung der US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 14/145,599, eingereicht am 31. Dezember 2013, ist und als US-Patent-Nr. 9,206,885 am 8. Dezember 2015 erteilt wurde, wobei die gesamte Offenbarung aller hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
  • Nicht zutreffend.
  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf stufenlose Getriebe und insbesondere auf ein stufenloses Getriebe mit mehreren verschiedenen Betriebsarten.
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • In einer Reihe von Einstellungen kann es sinnvoll sein, sowohl einen herkömmlichen Motor (z. B. einen Verbrennungsmotor) als auch eine stufenlos einstellbare Energiequelle (z. B. einen elektrischen oder hydrostatischen Motor, einen variablen Kettenantrieb usw.) zu verwenden, um nutzbare Leistung bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Teil der Motorleistung umgeleitet werden, um eine erste stufenlos verstellbare Maschine (z. B. eine als Generator arbeitende erste elektrische Maschine) anzutreiben, die wiederum eine zweite stufenlos verstellbare Maschine antreiben kann (z. B. eine als ein Motor arbeitende zweite elektrische Maschine, die elektrische Energie von der ersten elektrischen Maschine verwendet). In bestimmten Konfigurationen kann Leistung von beiden Arten von Quellen (d. h. einem Motor und einer stufenlosen Leistungsquelle) für die endgültige Leistungsabgabe (z. B. an eine Fahrzeugachse) über ein stufenloses Getriebe („IVT“) oder ein stufenloses Automatikgetriebe („CVT“) kombiniert werden. Dies kann als „Split-Modus“ oder „Split-Path-Modus“ bezeichnet werden, da die Leistungsübertragung zwischen dem mechanischen Weg vom Motor und dem stufenlosen Weg aufgeteilt werden kann. Der Split-Modus-Betrieb kann auf verschiedenen bekannten Wegen erreicht werden. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe verwendet werden, um die Rotationsleistung eines Motors und einer elektrischen Maschine zu summieren, wobei die summierte Leistung in einem zugehörigen Antriebsstrang nachgeschaltet wird. Dies kann eine Leistungsabgabe (z. B. an Fahrzeugräder) mit stufenlosem effektivem Übersetzungsverhältnis ermöglichen. Es können jedoch verschiedene Probleme auftreten einschließlich Einschränkungen in Bezug auf die praktische Höchstgeschwindigkeit variabler Leistungsquellen.
  • Der Betrieb anderer Getriebetypen, sowie von IVT- oder CVT-Getrieben, kann weitere Probleme mit sich bringen. In bestimmten Konfigurationen können Getriebeschaltvorgänge (z. B. Übergänge zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen) beispielsweise zu Erschütterungen des Fahrzeugs, Verzögerungen oder anderen vorübergehenden Auswirkungen auf die verfügbare Leistung (z. B. an den Rädern eines Fahrzeugs oder an einem angebrachten Werkzeug oder Gerät) oder anderen nachteiligen Auswirkungen auf die Systemleistung und die Benutzerfreundlichkeit führen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • In einem Aspekt sieht die Offenbarung ein Arbeitsfahrzeug vor, das einen Motor, mindestens eine stufenlos einstellbare Energiequelle (IVP) und eine Abtriebswelle beinhaltet. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet auch ein stufenloses Getriebe (IVT), das einen Variator beinhaltet. Das IVT ist konfiguriert, zwischen mehreren Getriebemodi zu schalten. Das IVT ist konfiguriert, die Leistung von mindestens einem Motor und der IVP auf die Abtriebswelle in den mehreren Getriebemodi zu übertragen. Die mehreren Getriebemodi beinhalten mindestens einen seriellen Modus und mindestens einen Split-Path-Modus. Der Variator empfängt Motorleistung in dem seriellen Modus von dem Motor und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP und der Variator gibt neu kombinierte Leistung von der IVP ab. Der Variator empfängt Motorleistung in dem Split-Path-Modus von dem Motor und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP und der Variator gibt neu kombinierte Leistung von der IVP und dem Motor ab. Das IVT beinhaltet ein zuschaltbares Getriebeelement, das konfiguriert ist, sich zwischen einer eingegerückten Position und einer ausgerückten Position zu bewegen. Das einrückbare Getriebeelement beinhaltet eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Die erste und zweite Komponente sind drehbar in der eingerückten Position eingerückt und die erste und zweite Komponente sind in der ausgerückten Position ausgerückt. Die mehreren Getriebemodi beinhalten einen ersten Modus und einen zweiten Modus. Das IVT ist konfiguriert, mindestens teilweise von dem ersten Modus in den zweiten Modus zu schalten, indem es das einrückbare Getriebeelement aus der ausgerückten Position in die eingerückte Position bewegt. Die ersten und zweiten Komponenten sind konfiguriert, mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das einrückbare Getriebeelement zu drehen, um sich von der ausgerückten Position in die eingerückte Position zu bewegen.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Getriebes (IVT) zum Übertragen von Leistung von einem Motor und mindestens einer stufenlos einstellbaren Energiequelle (IVP) auf eine Abtriebswelle offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Betreiben des IVT in einem seriellen Modus, in dem ein Variator des IVT Motorleistung von dem Motor und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP empfängt und der Variator neu kombinierte Leistung von der IVP abgibt. Das Verfahren beinhaltet auch das Betreiben des IVT in einem Split-Path-Modus, in dem der Variator Motorleistung von dem Motor und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP empfängt und der Variator kombinierte Leistung von der IVP und dem Motor abgibt. Das Verfahren beinhaltet ferner das Schalten von einem ersten Modus in einen zweiten Modus der mehreren Getriebemodi des IVT. Das Schalten von dem ersten Modus in den zweiten Modus beinhaltet das Bewegen eines einrückaren Getriebeelements aus einer ausrückten Position in eine eingerückte Position. Das einrückbare Getriebeelement beinhaltet eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Die erste und zweite Komponente sind drehbar in der eingerückten Position eingerückt und die erste und zweite Komponente in der ausgerückten Position ausgerückt. Das Schalten von dem ersten Modus in den zweiten Modus beinhaltet das Drehen der ersten und zweiten Komponente mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit, wie sich das einrückbare Getriebeelement von der ausgerückten Position in die eingerückte Position bewegt.
  • Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie den Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugs, das ein stufenloses Getriebe beinhalten kann;
    • 2 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs von 1;
    • 3 ist eine schematische Ansicht eines stufenlosen Getriebes, das in dem Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann;
    • 4 ist eine grafische Darstellung von stufenlos einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugraddrehzahlen für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 3;
    • 5 ist eine schematische Ansicht eines weiteren stufenlosen Getriebes, das im Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann;
    • 6 ist eine grafische Darstellung von stufenlos einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugraddrehzahlen für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 5;
    • 7 ist eine schematische Ansicht eines weiteren stufenlosen Getriebes, das im Antriebsstrang von 2 beinhaltet sein kann;
    • 8 ist eine grafische Darstellung von einstellbaren Energiequellengeschwindigkeiten und Fahrzeugraddrehzahlen für verschiedene Betriebsarten des stufenlosen Getriebes von 7;
    • 9 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs, ähnlich 3, mit einem Energiespeicher- und Abgabesystem;
    • 10 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs, ähnlich 7, mit einem weiteren Energiespeicher und -abgabesystem;
    • 11 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Verwaltung von transienten Leistungsereignissen, das mit den Antriebssträngen von 9 und 10 verwendet werden kann;
    • 12 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in Bezug auf 3, wobei der Antriebsstrang in einer ersten Konfiguration dargestellt ist;
    • 13 ist ein Diagramm, das die Raddrehzahl eines Fahrzeugs gegenüber der Drehzahl einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs von 12 für eine gegebene Motordrehzahl gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 14 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 12, der in einer zweiten Konfiguration dargestellt ist;
    • 15 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in Bezug auf 12, wobei der Antriebsstrang in einer ersten Konfiguration dargestellt ist;
    • 16 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 15, der in einer zweiten Konfiguration dargestellt ist;
    • 17 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs in Bezug auf 5, wobei der Antriebsstrang in einer ersten Konfiguration dargestellt ist;
    • 18 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 17, der in einer zweiten Konfiguration dargestellt ist;
    • 19 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 17, der in einer dritten Konfiguration dargestellt ist;
    • 20 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 17, der in einer vierten Konfiguration dargestellt ist; und
    • 21 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs von 17, der in einer fünften Konfiguration dargestellt ist.
  • Gleiche Referenzsymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen zeigen gleiche Elemente an.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Das Folgende beschreibt eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen der offenbarten Antriebsstranganordnung zum Speichern und Abgeben von Leistung, wie sie in den beigefügten Figuren der oben kurz beschriebenen Zeichnungen gezeigt sind. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten in Betracht gezogen werden.
  • In verschiedenen bekannten Konfigurationen können ein oder mehrere Planetengetriebe verwendet werden, um die Leistungsausgabe einer IVP und eines Motors (z. B. eines Verbrennungsmotors) zu kombinieren. In einem Planetengetriebe kann beispielsweise eine erste Komponente des Zahnradsatzes (z. B. ein Hohlrad) Leistung von dem Motor empfangen, eine zweite Komponente des Zahnradsatzes (z. B. ein Sonnenrad) Leistung von der IVP empfangen und eine dritte Komponente des Zahnradsatzes (z. B. ein Planetenradträger) die Leistung von dem Motor und der IVP an der Ausgabe des Zahnradsatzes summieren. (Zur Vereinfachung der Bezeichnung kann „Komponente“ hierin, insbesondere im Zusammenhang mit einem Planetengetriebe, als ein Element zur Übertragung von Leistung, wie etwa ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder ein Planetenradträger, verwendet werden.) Es versteht sich, dass eine solche Konfiguration im Wesentlichen unendliche und kontinuierliche Übersetzungsverhältnisse für das Planetengetriebe ermöglichen kann. Bei einer festen Motordrehzahl kann beispielsweise ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis durch Variation der Drehzahl der IVP in Abhängigkeit von der Motordrehzahl eingestellt werden.
  • In bestimmten Fällen kann es nützlich sein, einen Null-Antriebs-Modus für ein Fahrzeug (oder eine andere Maschine) zu ermöglichen, bei dem die Ausgangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder (oder anderer Maschinenausgaben) die Drehzahl Null erreicht, ohne den Motor anzuhalten oder Drehmoment an den Rädern freizugeben. Auf diese Weise kann die Fahrzeugleistung beispielsweise genutzt werden, um ein Fahrzeug in einem stehenden Zustand zu halten. Ein solcher Zustand kann beispielsweise mit einem oben beschrieben konfigurierten Planetengetriebe erreicht werden. Wenn ein Motor beispielsweise ein Sonnenrad mit einer ersten positiven Drehzahl dreht und eine IVP (z. B. ein Elektromotor, der von einem Generator angetrieben wird) ein Hohlrad mit einer äquivalenten negativen Drehzahl dreht, darf sich ein zugehöriger Planetenradträger (der z. B. mit einer Differentialantriebswelle verbunden sein kann) überhaupt nicht drehen. Wenn die IVP zudem eine Abtriebsdrehung mit einer etwas anderen (und entgegengesetzten) Drehzahl als der Motor liefert, kann das Fahrzeug in einen „Kriech“-Modus übergehen, in dem sich das Fahrzeug sehr langsam, aber mit hohem Raddrehmoment bewegt. Die Null-Antriebs- und Kriech-Modi sind besonders geeignet für schwere Arbeitsfahrzeuge, wie etwa der in 1 gezeigte Traktor, der in der Land-, Bau- und Forstwirtschaft eingesetzt wird. Mit zunehmender Raddrehzahl kann das Fahrzeug dann eventuell in einen normalen Antriebsmodus übergehen. In herkömmlichen Konfigurationen kann jeder dieser Modi ein Split-Path-Modus sein, bei dem die Leistungsübertragung zwischen einem rein mechanischen Weg vom Motor und dem gemischten Weg durch die IVP aufgeteilt wird.
  • Eine Frage im Zusammenhang mit stufenlos einstellbaren Antriebssträngen kann die relative Effizienz der Leistungsübertragung in verschiedenen Modi betreffen. Es ist beispielsweise zu verstehen, dass die mechanische Leistungsübertragung von einem Motor an ein Getriebe (d. h. mechanische Wegeübertragung) eine hocheffiziente Art der Leistungsübertragung sein kann, während die Leistungsübertragung durch eine IVP weniger effizient sein kann (z. B. weil die mechanische Leistung von einer ersten Maschine in elektrische oder hydraulische Leistung umgewandelt, auf eine zweite Maschine übertragen und dann wieder in mechanische Leistung umgewandelt werden muss). Dementsprechend kann eine erhebliche Motivation bestehen, den mechanischen Weg stärker zu nutzen als den IVP-Weg (z. B. durch Erhöhung der Drehzahl des Motors). Diese stärkere Nutzung des mechanischen Weges kann jedoch auch die erforderliche IVP-Drehzahl für den Null-Antriebs- und Kriechmodus erhöhen, da diese Modi eine nahezu oder tatsächliche Drehzahlanpassung zwischen der IVP und den Motordrehzahlen erfordern können. Dies kann zu erhöhtem Verschleiß an ähnlichen Zahnrädern und anderen Teilen (z. B. einer Planetenradkomponente, die von der IVP und den zugehörigen Lagern mit Leistung versorgt wird) bis hin zum Ausfall des Teils führen. Um geeignete Drehzahlen zu erreichen, müssen ferner die Größe und Leistung einer relevanten IVP von einer bevorzugten Größe und Leistung deutlich erhöht werden. Unter anderem kann das hierin offenbarte stufenlose Multimode-Getriebe („MIVT“) diese Probleme lösen. Ein MIVT kann beispielsweise durch den gezielten Einsatz von Kupplungen und/oder Bremsen eine stärkere Nutzung eines mechanischen Weges ermöglichen und gleichzeitig die Notwendigkeit überhöhter IVP-Drehzahlen in den Null-Antriebs- und Kriech-Modi vermeiden.
  • Wie aus der Erörterung ersichtlich wird, kann ein MIVT in einer Vielzahl von Umgebungen und mit einer Vielzahl von Maschinen vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein MIVT, bezogen auf 1, in dem Antriebsstrang 22 eines Fahrzeugs 20 beinhaltet werden. In 1 ist das Fahrzeug 20 als Traktor dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass weitere Konfigurationen möglich sind, einschließlich der Konfiguration von Fahrzeug 20 als eine andere Art von Traktor, als Holzschlepper, als Grader oder als einer von verschiedenen anderen Arbeitsfahrzeugtypen. Es ist weiterhin zu verstehen, dass das offenbarte IVT auch in Nicht-Arbeitsfahrzeugen und Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. stationären Antriebssträngen) eingesetzt werden kann.
  • Wie bereits oben erwähnt, besteht ein Vorteil des offenbarten MIVT darin, dass es den Betrieb eines Fahrzeugs in einer Vielzahl von Betriebsarten (z. B. Null-Antriebs-Modus, Kriechmodus und Split-Path-Antriebsmodus) ermöglicht, die verschiedene Kombinationen von Motor- und IVP-Leistung nutzen können. Ein MIVT kann beispielsweise durch den Einsatz verschiedener Kupplungen und/oder Bremsen, die mit einem oder mehreren Planetengetrieben verbunden sind, die Trennung der Motorleistung von einer IVT-Ausgabe ermöglichen, auch wenn der Motor weiterläuft. Wenn eine IVP beispielsweise eine erste Komponente eines Planetengetriebes antreibt und ein Motor eine zweite Komponente des Planetengetriebes antreibt, kann in bestimmten Ausführungsformen und Modi eine Kupplung den Antriebsmotor von der zweiten Komponente trennen und eine Bremse die Drehung einer dritten Komponente des Zahnradsatzes stoppen, wodurch die Leistungsabgabe ausschließlich aus der IVP durch die Untersetzung des Planetengetriebes ermöglicht wird. Auf diese Weise kann beispielsweise nur elektrische Energie (oder hydraulische Leistung usw.) verwendet werden, um das Fahrzeug 20 in bestimmten Modi anzutreiben (oder zu halten), während kombinierte elektrische und Motorleistung verwendet werden kann, um das Fahrzeug 20 in anderen Modi anzutreiben (oder zu halten). So kann ein MIVT neben anderen Vorteilen bestimmte frühere Beschränkungen des Leistungsanteils vermeiden, der von einem Motor über einen elektrischen Weg (oder einen hydraulischen Weg usw.) abgeleitet werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 2 werden nun verschiedene Komponenten eines beispielhaften Antriebsstrangs 22 dargestellt. Beispielsweise kann ein Motor 24 ein MIVT 26 mit mechanischer Leistung (z. B. über eine rotierende Welle) versorgen. Der Motor 24 kann auch eine IVP 28 mit mechanischer Leistung versorgen, die eine oder mehrere IVP-Maschinen (z. B. einen Elektromotor und Generator oder eine hydrostatische Maschine mit einem hydrostatischen Motor und zugehöriger Pumpe) beinhalten kann. Das MIVT 26a kann zusätzlich mechanische Leistung von der IVP 28 empfangen.
  • Das MIVT 26a kann verschiedene Kupplungen 30 und Bremsen 32 beinhalten, die von verschiedenen Stellgliedern 34 gesteuert werden können. Die Stellglieder 34 wiederum können von einer Getriebesteuereinheit („TCU“) 36 (oder einer anderen Steuerung) gesteuert werden, die über einen CAN-Bus (nicht dargestellt) des Fahrzeuges 20 verschiedene Eingaben von verschiedenen Sensoren oder Vorrichtungen (nicht dargestellt) empfangen kann. Das MIVT 26a kann eine oder mehrere Abtriebswellen 38a zur Übertragung der mechanischen Leistung von dem MIVT 26a an verschiedene andere Komponenten (z. B. eine Differentialantriebswelle) beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen können zwischen dem MIVT 26 und anderen Fahrzeugteilen (z. B. einer Differentialantriebswelle) zusätzliche Zahnradsätze (z. B. ein Satz Bereichszahnräder) eingefügt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die IVP 28 auch andere Teile des Fahrzeugs direkt mit Leistung versorgen (z. B. über die direkte IVP-Antriebswelle 38b).
  • Unter Bezugnahme auf 3 werden nun verschiedene interne Komponenten eines beispielhaften MIVT 26a vorgestellt. Es sollte beachtet werden, dass die schematischen Darstellungen des in 3 gezeigten Getriebes (und auch der in den 5 und 7 gezeigten Getriebe) aus Gründen der Übersichtlichkeit beispielhafte Implementierungen in vereinfachter Form darstellen und somit nicht alle dem dargestellten Getriebe zugeordneten Komponenten darstellen können. Der Motor 24 kann einen Verbrennungsmotor 24a beinhalten, der eine Welle S1 direkt mit mechanischer Leistung versorgen kann. (Wie hierin verwendet, kann die „direkte“ Leistungsübertragung die Leistungsübertragung durch direkte physikalische Verbindung, integrale Bildung oder über ein einfaches Zwischenelement, wie etwa ein Laufrad oder Planetenrad, beinhalten. Die Leistungsübertragung zwischen einem Hohlrad eines Planetengetriebes und einem Sonnenrad des Planetengetriebes über einen Planetenradträger (und zugehörige Planetenräder) des Planetengetriebes kann dagegen nicht als „direkt“ betrachtet werden. Eine beispielhafte IVP 28a kann einen elektrischen Generator 40 und einen Elektromotor 42 beinhalten. Der elektrische Generator 40 kann über ein Getriebe 46 und ein Getriebe 44, das an der Welle S1 befestigt ist, mechanische Leistung empfangen und elektrische Leistung für die Übertragung auf einen Elektromotor 42 erzeugen. Der Elektromotor 42 kann die empfangene elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandeln und dabei eine Welle S2 drehen.
  • Obwohl hierin spezifische Begriffe, wie etwa „Generator“ und „Motor“, verwendet werden können, um verschiedene beispielhafte Konfigurationen zu beschreiben, versteht es sich, dass diese (und ähnliche) Begriffe allgemein für eine elektrische Maschine verwendet werden können, die entweder als Generator oder als Motor betrieben werden kann. Der elektrische Generator 40 kann beispielsweise manchmal als Elektromotor und der Elektromotor 42 manchmal als Generator arbeiten. Ebenso versteht es sich, dass die tatsächlichen Betriebsarten anderer stufenlos einstellbaren Energiequellen ebenfalls von den hierin explizit beschriebenen abweichen können.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das MIVT 26a ein Planetengetriebe 48 und ein Doppel-Planetengetriebe 50 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen können das Planetengetriebe 48 und das Doppel-Planetengetriebe 50 konfiguriert werden, die mechanische Leistung des Motors 24a und der IVP 28a zu summieren. Durch die Verwendung einer oder mehrerer zugehöriger Kupplungen und/oder Bremsen kann das MIVT 26a in bestimmten Modi eine Ausgabe bereitstellen, die nur die Leistung der IVP 28a nutzt.
  • Das Planetengetriebe 48 kann beispielsweise einen Planetenradträger 52 beinhalten, der die Planetenräder 54 hält, die mit einem Sonnenrad 56 und einem Hohlrad 58 verzahnt sein können. Die Antriebskupplung 60 kann konfiguriert werden, den Planetenradträger 52 und das Sonnenrad 56 (z. B. basierend auf Signalen von der TCU 36) einzurücken, um die Leistungsübertragung zwischen diesen Zahnrädern zu steuern. Die Antriebskupplung 60 kann beispielsweise im voll eingerückten Zustand den Planetenradträger 52 an das Sonnenrad 56 verriegeln. Wie in 3 dargestellt, kann der Motor 24a über die Welle S1 direkt den Planetenradträger 52 antreiben. Dementsprechend kann der Eingriff der Kupplung 60 das Sonnenrad 56 an der Welle S1 und der Ausgabe des Motors 24a wirksam verriegeln. Die Umkehrbremse 62 kann an einem festen Gehäuse von MIVT 26a (oder einem anderen Merkmal) verankert sein und konfiguriert werden, einzugreifen, um die Drehung des Hohlrades 58 zu stoppen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Ausgabekomponente des Planetengetriebes 48 die Leistung direkt auf eine Eingabekomponente des Doppel-Planetengetriebes 50 übertragen. Das Sonnenrad 56 kann beispielsweise mit dem Hohlrad 64 vollumfänglich verbunden sein, wodurch eine Ausgabe des Planetengetriebes 48 (d. h. das Sonnenrad 56) direkt mit einer Eingabe des Doppel-Planetengetriebes 50 (d. h. das Hohlrad 64) verbunden wird.
  • Das Doppel-Planetengetriebe 50 kann von der IVP 28a auch eine Leistungseingabe empfangen. Der Elektromotor 42 kann beispielsweise die Drehung der Welle S2 zusammen mit einem befestigten Zahnrad 66 antreiben. Das Zahnrad 66 kann mit einem Zahnrad 68, das auf der Welle S1 angebracht ist, verzahnt sein, und das Zahnrad 68 kann die Leistung (z. B. kann in einem Stück geformt sein mit einem Sonnenrad) direkt auf ein Sonnenrad 70 des Doppel-Planetengetriebes 50 übertragen. Das Sonnenrad 70 kann mit den Planetenrädern 72 (eines dargestellt) verzahnt sein, das direkt mit den Planetenrädern 74 (eines dargestellt) verbunden werden kann, wobei beide Sätze der Planetenräder 72 und 74 von einem Planetenradträger 76 getragen werden. Jedes der Planetenräder 74 kann mit einem der verschiedenen Planetenräder 88 verzahnt sein, die wiederum mit einem Hohlrad 78 verzahnt sein können. Der Planetenradträger 76 kann mit dem Hohlrad 78 verbunden sein (z. B. über die Planetenräder 74 und 88) und eine Kriechgangbremse 80 kann an einem festen Gehäuse des MIVT 26a (oder einem anderen Merkmal) verankert und konfiguriert werden, den Ring 78 in Eingriff zu bringen, um die Drehung dieser Komponente zu stoppen.
  • Der Planetenradträger 76 kann eine mechanische Leistungsausgabe des Doppel-Planetengetriebes 50 zur Übertragung der mechanischen Leistung auf verschiedene Teile des Fahrzeugs 20 bereitstellen. Der Planetenradträger 76 kann beispielsweise mit einem Abtriebsrad 82 vollumfänglich verbunden werden, das mit einem Zahnrad entlang einer Laufwelle S3 verzahnt sein kann. In bestimmten Ausführungsformen können zwischen dem MIVT 26a und anderen Teilen des Fahrzeugs 20 (z. B. einer Differentialantriebswelle („DDS“)) zusätzliche Getriebe 84 (z. B. ein Bereichsgetriebe) eingefügt werden oder als Teil des MIVT 26a beinhaltet sein. So können beispielsweise verschiedene Schaltvorgänge über das vom MIVT 26a zur Verfügung gestellte stufenlose Grundübersetzungsverhältnis realisiert werden.
  • In bestimmten Betriebsarten kann das MIVT 26a (wie in 3 konfiguriert) die Null-Antriebs- und Kriech-Modi vorsehen, bei denen nur Leistung aus der IVP 28a an die Räder des Fahrzeuges abgegeben wird. Die Antriebskupplung 60 kann beispielsweise ausgerückt und die Bremse 80 mit dem Hohlrad 78 (oder in bestimmten Konfigurationen mit dem Hohlrad 64 (nicht dargestellt)) eingerückt sein. Dadurch kann der Motor 24a dementsprechend vom Doppel-Planetengetriebe 50 getrennt werden, wobei ein festes Zahnrad (z. B. das Hohlrad 78) vorgesehen ist, um das sich die Komponenten des Doppel-Planetengetriebes 50 drehen können. Das Sonnenrad 70, das den Planetenradträger 76 um das Hohlrad 78 antreiben kann, kann mit mechanischer Leistung aus der IVP 28a versorgt werden. Dies kann wiederum zu einer Drehung des Abtriebsrades 82 führen, das von der IVP 28a, nicht aber von dem Motor 24a angetrieben wird, was den Antrieb der Räder des Fahrzeugs 20 (z. B. über das Getriebe 84) nur unter Verwendung der Leistung des IVP 28a ermöglichen kann.
  • Um das Fahrzeug aus diesem reinen IVP-Modus herauszuschalten, kann ein umgekehrter Vorgang wie oben beschrieben durchgeführt werden. Die Antriebskupplung 60 kann beispielsweise eingerückt werden, wodurch der Motor 24a mit dem Sonnenrad 56 und dem Hohlrad 64 verbunden wird. Gleichzeitig (oder fast gleichzeitig) kann die Kriechbremse 80 ausgerückt werden, so dass das Doppel-Planetengetriebe 50 eine Ausgabe an dem Zahnrad 82 vorsehen kann, die der Summe der Leistung des IVP 28a und des Motors 24a entspricht. Es versteht sich, dass dieser gezielte Einsatz von zwei Reibelementen (z. B. Kupplungen und Bremsen) den Übergang zwischen verschiedenen Betriebsarten für das Fahrzeug generell erleichtern kann.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Übergang zwischen den Modi (z. B. zwischen einem vollen IVP-Kriechmodus und einem kombinierten Antriebsmodus) auf spezielle Weise auszulösen. Bei eingerückter Antriebskupplung 60 kann beispielsweise das Sonnenrad 70 (über die IVP 28a) so gedreht werden, dass das Hohlrad 78 im Wesentlichen auch ohne Betätigung der Bremse 80 zum Stillstand kommt. Um ein nahtloses Schalten zwischen den Modi bereitzustellen, kann es vorteilhaft sein, an einem solchen Punkt zwischen Antriebs- und Kriechmodus umzuschalten. So kann die Bremse 80 beispielsweise eingerückt und die Kupplung 60 bei minimaler Störung des Fahrzeugbetriebs ausgerückt sein. Ein ähnliches nahtloses Schalten kann auch für Schaltvorgänge vom Kriech- in den Antriebsmodus erreicht werden und kann ein Zielpunkt für diese Schaltvorgänge (und andere) sein. Es versteht sich jedoch, dass in bestimmten Ausführungsformen eine gerampte (oder andere) Modulation der Kupplung 60 (oder anderer Komponenten) verwendet werden kann.
  • In bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert sein, das Fahrzeug 20 im Rückwärtsgang zu betreiben, sei es im Kriechmodus, im Antriebsmodus oder anderweitig. Beim MIVT 26a, wie in 3 dargestellt, kann es beispielsweise möglich sein, die Umkehrbremse 62 zu diesem Zweck in Eingriff zu bringen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 4 wird der Zusammenhang zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in km/h) und der Drehzahl des Elektromotors 42 (in Umdrehungen pro Minute) für die Konfiguration des MIVT 26a in 3 dargestellt. Es werden verschiedene Kurven für den Betrieb des Fahrzeugs 20 mit verschiedenen Bereichszahnrädern (nicht dargestellt) dargestellt, die in dem Getriebe 84 eingerückt sind. Es versteht sich, dass die in 4 dargestellten Größen nur als Beispiele zu betrachten sind.
  • Eine Linie 90 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs im Kriechmodus (z. B. nur unter elektrischer Leistung) darstellen. Es ist ersichtlich, dass bei einer Motordrehzahl von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Motordrehzahl direkt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Im Kriechmodus (z. B. bei eingerückter Bremse 80, ausgerückter Antriebskupplung 60 und eingerückte, A-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) in dem Getriebe 84) kann das Fahrzeug 20 bis zu einem Übergangspunkt beschleunigen. Das Fahrzeug 20 kann beispielsweise, wie oben beschrieben, bis zu einem Punkt beschleunigen, an dem das Hohlrad 78, abhängig von der Motordrehzahl und den entsprechenden Übersetzungsverhältnissen, auch ohne Eingriff der Bremse 80 relativ stillstehen kann. An diesem oder einem anderen Punkt kann die Bremse 80 ausgerückt und die Kupplung 60 eingerückt sein, wodurch das Fahrzeug 20 relativ nahtlos in den Split-Modus-Antrieb geschaltet wird. Der Motor 42 kann dann beginnen, entlang einer Linie 92 zu verzögern, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit (jetzt im Split-Path-Modus sowohl von dem Motor 42 als auch von dem Motor 24a angetrieben) steigt, selbst wenn die Geschwindigkeit des Motors 42 die Richtung wechselt (d. h. von positiver zu negativer Drehung übergeht).
  • Weiter kann das Fahrzeug 20 von dem A-Bereichszahnrad in dem Getriebe 84 in einen höheres B-Bereichszahnrad geschaltet werden (nicht dargestellt). Um die Beschleunigung des Fahrzeugs 20 fortzusetzen, kann es nun sinnvoll sein, die Drehrichtung des Motors 42 zu ändern und dabei von der negativen Drehrichtung und der Linie 92 auf die positive Drehrichtung und eine Linie 94 zu springen. Der Motor 42 kann dann wieder abgebremst werden, gefolgt von einem weiteren Wechsel in ein höheres C-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) in dem Getriebe 84 und einem entsprechenden Sprung für den Motor 42 von der Linie 94 auf eine Linie 96. Durch die Modulation der Drehung des Motors 42 können Schaltvorgänge zwischen verschiedenen Bereichszahnrädern des Getriebes 84 mit dem gleichen Untersetzungsverhältnis zu Beginn der Schaltung (z. B. am Ende des A-Bereichs-Antriebs) wie am Ende der Schaltung (z. B. am Anfang des B-Bereichs-Antriebs) durchgeführt werden. (Es versteht sich, dass ein Untersetzungsverhältnis das Produkt aus den Übersetzungsverhältnissen der Planetengetriebe 48 und 50 und dem eingerückten Zahnrad (z. B. A-Bereichszahnrad) des Getriebes 84 sein kann.
  • Aus der Konfiguration von 3 (und anderen, die durch diese Offenbarung in Betracht gezogen werden) können sich verschiedene Vorteile ergeben. Beispielsweise kann in der Konfiguration von 3 (und anderen Konfigurationen) das Getriebe 84 den Planetengetrieben 48 und 50 nachgeschaltet sein. Dadurch kann der gesamte Drehmoment- und Drehzahlbereich, der sich an der Ausgabe des MIVT 26a ergibt (d. h., wie er sich aus den verschiedenen Kombinationen der Leistung des Motors 24a und des Motors 42 ergibt), mit jedem Bereich oder Zahnrad des Getriebes 84 genutzt werden. Ein reiner Elektrobetrieb (oder einer der verschiedenen Split-Path-Modi) kann beispielsweise mit jedem Bereich oder Zahnrad des Getriebegehäuses 84 verwendet werden. Dies kann zu einer erheblichen Flexibilität im Fahrzeugbetrieb führen.
  • Zusätzlich kann in der Konfiguration von 3 (und anderen Konfigurationen) ein Split-Modus-Antrieb über eine relativ einfache Planetenbahn realisiert werden, was unter anderem den Verschleiß verringern, die Lebensdauer verbessern und die Kosten für das MIVT 26a senken kann. Dies kann beispielsweise bei Anwendungen sinnvoll sein, bei denen ein Großteil der Betriebszeit im Split-Path-Modus erwartet wird (z. B. bei verschiedenen landwirtschaftlichen Arbeiten mit dem Fahrzeug 20). Im Split-Path-Modus kann beispielsweise die Leistung vom Motor 24a über die Kupplung 60 an das Hohlrad 64 und die Leistung vom Motor 42 an das Sonnenrad 70 bereitgestellt werden. Diese Komponenten (d. h. das Hohlrad 64 und das Sonnenrad 70) können zusammen eine Drehung des Planetenradträgers 76 (über die Planetenräder 72) bewirken, die wiederum eine Drehung des Zahnrades 82 und die entsprechende Übertragung von Leistung in das Getriebe 84 bewirken kann. Im Gegensatz dazu kann die Leistung des Motors 42 im reinen Elektrobetrieb dem Sonnenrad 70 und dann wiederum den Planetenrädern 72, den Planetenrädern 74 (die direkt mit den Zahnrädern 72 verbunden sind oder mit diesen einstückig gebildet sein können) und den Planetenrädern 88 zugeführt werden. Wenn das Hohlrad 78 durch die Bremse 80 vreriegelt ist, kann Leistung von den Planetenrädern 72, 74 und 88 zum Planetenradträger 76 usw. fließen. Auf diese Weise wird klar, dass im Split-Path-Modus weniger Verzahnungen verwendet werden können als im reinen Elektromodus, was eine relative Verbesserung des Leistungsübertragungswirkungsgrades und eine relative Verringerung des Teileverschleißes zur Folge haben kann.
  • Unter Bezugnahme auch auf 5 wird nun ein weiteres beispielhaftes MIVT 26b vorgestellt. Wie in 5 dargestellt, kann das MIVT 26b ein Planetengetriebe 98 und ein Doppel-Planetengetriebe 100 beinhalten. Ein Verbrennungsmotor 24b kann sowohl einen hydrostatischen Antrieb (z. B. eine Pumpe 102 und einen Motor 104) als auch eine Welle S4 direkt antreiben und der hydrostatische Antrieb (z. B. über den Motor 104) kann eine Welle S5 antreiben. Ein Planetengetriebe 98 kann ein Sonnenrad 106, einen Planetenradträger 108 und ein Hohlrad 110 beinhalten. Eine Antriebskupplung 112 kann konfiguriert werden, die Welle S4 in Eingriff zu bringen, um die Ausgabe des Motors 24b mit dem Sonnenrad 106 zu verbinden. Eine Kriechkupplung 114 kann konfiguriert werden, sowohl den Planetenradträger 108 als auch das Hohlrad 110 in Eingriff zu bringen und somit den Planetenradträger 108 und das Hohlrad 110 potenziell zusammen zu verriegeln. Eine Umkehrbremse 116 kann konfiguriert sein, das Hohlrad 110 in Eingriff zu bringen. In bestimmten Konfigurationen kann daher die Umkehrbremse 116 verwendet werden, um die Ausgabe des Planetengetriebes 98 gegenüber der Ausgabe des Motors 24b umzukehren.
  • Das Planetengetriebe 98 kann eine Ausgabe beinhalten, die direkt mit dem Doppel-Planetengetriebe 100 (z. B. direkt damit verzahnt oder einstückig ausgebildet) verbunden ist. So kann der Planetenradträger 108, wie in FIG. dargestellt, beispielsweise eine Ausgabekomponente für das Planetengetriebe 98 sein und direkt (d. h. über die Zahnräder 118 und 120) mit einem Planetenradträger 122 des Doppel-Planetengetriebes 100 verzahnt sein. In bestimmten Konfigurationen kann diese Eingabe an den Zahnradsatz 100 auch direkt mit einer anderen Komponente des Zahnradsatzes 100 drehen. Der Planetenradträger 122 kann beispielsweise als integraler Bestandteil mit einem Hohlrad 124 so ausgebildet sein, dass sich beide Komponenten im Gleichlauf drehen.
  • Der Motor 104 kann eine zusätzliche Eingabe für das Doppel-Planetengetriebe 100 bereitstellen. Der Motor 104 kann beispielsweise über die Welle S5 die Eingangsleistung für die beiden Sonnenräder 126 und 128 bereitstellen. Das Doppel-Planetengetriebe 100 kann beispielsweise auch ein Hohlrad 130 und einen Planetenradträger 134 beinhalten.
  • In dieser Konfiguration können, ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform von 3, verschiedene Kupplungen und Bremsen des MIVT 26b verwendet werden, um zwischen verschiedenen Betriebsarten für das Fahrzeug 20 umzuschalten. Beispielsweise darf bei ausgerückter Antriebskupplung 112 keine Leistung vom Betriebsmotor 24b auf das Planetengetriebe 98 oder das Doppel-Planetengetriebe 100 übertragen werden. Weiterhin kann bei eingerückter Kriechkupplung 114 und eingerückter Umkehrbremse 116 das Zahnrad 118 verriegelt werden. Dementsprechend kann der Eingriff der Kriechkupplung 114 und der Umkehrbremse 116 ein Drehen des Hohlrades 124 und des Planetenradträgers 122 verhindern (obwohl sich die Planetenräder 132 noch um den Träger 122 drehen können). Auf diese Weise kann das Doppel-Planetengetriebe 100, auch wenn der Motor 24b in Betrieb ist, nur die Leistung des Motors 104 auf ein Abtriebsrad 140 übertragen (z. B. entweder im Vorwärts- oder im Rückwärtskriechmodus).
  • In bestimmten Ausführungsformen können zusätzliche Leistungsübertragungskomponenten bereitgestellt werden, um verschiedene Fahrzeugbetriebe und Betriebsarten zu ermöglichen. Beispielsweise kann eine niedrige Kupplung 136 und eine hohe Kupplung 138 in dem Doppel-Planetengetriebe 100 beinhaltet sein, wobei die hohe Kupplung 138 konfiguriert ist, sowohl das Hohlrad 130 als auch das Abtriebsrad 140 in Eingriff zu bringen, und die niedrige Kupplung 136 konfiguriert ist, sowohl den Planetenradträger 134 als auch das Abtriebsrad 140 in Eingriff zu bringen. Dementsprechend können die Kupplungen 136 und 138 im Kriechmodus oder in anderen Modi wahlweise aktiviert werden, um das effektive Gesamtübersetzungsverhältnis der beiden Planetengetriebe 98 und 100 einzustellen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann ein Getriebe 142 zwischen dem Doppel-Planetengetriebe 100 und anderen Teilen des Fahrzeugs 20 (z. B. einem DDS) angeordnet sein und verschiedene Zahnräder (z. B. Bereichszahnräder) beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die in 5 dargestellte Konfiguration auch den Übergang zwischen festen Übersetzungsverhältnissen innerhalb des Getriebes 142 (und im Zusammenhang mit dem stufenlosen Übersetzungsverhältnis der hydrostatischen Maschinen 102, 104) ermöglichen, ohne dass notwendigerweise die Drehrichtung des Motors 104 geändert werden muss. Das Fahrzeug 20 kann beispielsweise bei vom Getriebe (über die Kupplung 112) getrennten Motor 24b und bei eingerückter Kupplung 114 und Bremse 116 den Betrieb starten. Der Motor 104 kann dementsprechend die alleinige Leistung für das Abtriebsrad 140 (und das Getriebe 142) bereitstellen. Der Motor 104 kann in positiver Richtung (bei Kriechmodus-Betrieb in positiver Richtung) oder negativer Richtung (bei Kriechmodus-Betrieb in negativer Richtung) gestartet werden. Geht man beispielsweise von einer anfänglich positiven Fahrtrichtung aus, kann die Drehung des Motors 104 (und damit der Welle S5) in die positive Richtung beschleunigt werden, wodurch auch die Sonnenräder 126, 128 beschleunigt werden. Beispielsweise kann die niedrige Kupplung 136 zunächst eingerückt sein, wobei Leistung vom Sonnenrad 128 über den Planetenradträger 134 auf das Abtriebsrad 140 übertragen werden kann. Innerhalb des Getriebes 142 kann ein erstes kleines Bereichszahnrad in Eingriff gebracht werden, wodurch der Leistungsübertragungsweg vom Motor 104 zu anderen Teilen des Fahrzeugs 20 (z. B. einer Differentialantriebswelle) vervollständigt wird.
  • Bei einer bestimmten Drehzahl des Motors 104 kann das Hohlrad 110, abhängig von den zugeordneten Übersetzungsverhältnissen, auch wenn die Bremse 116 nicht eingerückt ist, relativ stillstehen. Wie bereits erwähnt, kann dies ein nützlicher Punkt für den Übergang zwischen Betriebsarten (z. B. Kriechmodus und Split-Path-Modus) oder verschiedenen Zahnrädern (z. B. Bereichszahnrädern innerhalb des Getriebes 142) sein. Wenn der Motor 104 durch den Kriechmodus auf einen dementsprechenden geschwindigkeitsangepassten Punkt beschleunigt hat (oder zu verschiedenen anderen Zeiten), kann die Umkehrbremse 116 ausgerückt und die Antriebskupplung 112 eingerückt werden. Dies kann einen mechanischen Übertragungsweg für die Leistung vom Motor 24b zum Doppel-Planetengetriebe 100 bereitstellen. Gleichzeitig (oder fast gleichzeitig) kann auch die niedrige Kupplung 136 ausgerückt und die hohe Kupplung 138 eingerückt werden. Aufgrund der in 5 dargestellten Konfiguration muss es jedoch an dieser Stelle nicht erforderlich sein, die Drehrichtung des Motors 104 umzukehren, um die Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 fortzusetzen (wie es beispielsweise bei der in 3 dargestellten Konfiguration der Fall sein kann). In bestimmten Ausführungsformen kann die Drehzahl des Motors 104 nach dem Eingriff der Kupplung 112 (d. h. nach Eintritt in den Split-Path-Modus) einfach von der Drehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs abgebremst werden, wobei das Fahrzeug 20 dementsprechend beschleunigt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird nun der Zusammenhang beispielsweise zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in km/h) und der Drehzahl des Motors 104 (in Umdrehungen pro Minute) für die Konfiguration des MIVT 26b in 5 dargestellt. Es werden verschiedene Kurven für den Betrieb des Fahrzeugs 20 mit verschiedenen Zahnrädern (z. B. Bereichszahnräder) in dem Getriebe 142 dargestellt. Es versteht sich, dass die in 6 dargestellten Größen nur als Beispiele zu betrachten sind.
  • Eine Linie 150 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs 20 im Kriechmodus (z. B. nur unter hydrostatischen Leistung) darstellen. Es ist ersichtlich, dass bei einer Motordrehzahl von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Motordrehzahl direkt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Im Kriechmodus (z. B. bei eingerückter Umkehrbremse 116 und Kriechgangkupplung 114, ausgerückter Antriebskupplung 112 und eingerücktem A-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) in dem Getriebe 142) kann das Fahrzeug bis zu einem Übergangspunkt beschleunigen. In bestimmten Ausführungsformen kann dies ein Punkt sein, an dem das Hohlrad 110 aufgrund der Motordrehzahl und dem entsprechenden Übersetzungsverhältnis auch ohne Eingriff der Bremse relativ stillsteht. An diesem (oder einem anderen) Übergangspunkt kann die Bremse 116 ausgerückt und die Kupplung 112 eingerückt sein, wodurch das Fahrzeug in den Split-Modus-Antrieb geschaltet wird. Der Motor 104 kann dann beginnen, entlang einer Linie 152 abzubremsen, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit (jetzt sowohl von dem Motor 104 als auch von dem Motor 24b angetrieben) steigt, selbst wenn die Geschwindigkeit des Motors 104 die Richtung wechselt (d. h. von positiver zu negativer Drehung übergeht).
  • Weiter kann das Fahrzeug von dem vorherigen A-Bereichszahnrad in dem Getriebe 142 in einen höheres B-Bereichszahnrad geschaltet werden (nicht dargestellt). Um die Beschleunigung des Fahrzeugs 20 fortzusetzen, kann es wieder angebracht sein, die Richtungsbeschleunigung der Drehung des Motors 104 (jedoch nicht sofort die Drehrichtung des Motors 104) umzuschalten und ein entsprechendes Bereichszahnrad in Eingriff zu bringen (mit oder ohne Schalten zwischen den Kupplungen 136 und 138). Der Motor 104 kann dann entlang einer Linie 154 beschleunigen, wobei das Fahrzeug 20 entsprechend beschleunigt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird nun ein weiteres beispielhaftes MIVT 26c vorgestellt. Wie in 7 dargestellt, kann ein Verbrennungsmotor 24c einen elektrischen Generator 172 mit mechanischer Leistung versorgen, der einen Elektromotor 174 über ein Stromkabel 176 mit elektrischer Leistung versorgen kann. Der Motor 174 kann (z. B. über Direktverzahnung) die Drehung eines Sonnenrades 182 eines Doppel-Planetengetriebes 178 antreiben. Der Zahnradsatz 178 kann auch konfiguriert werden, mechanische Leistung vom Motor 24c über eine Welle S7 zu empfangen, wobei eine Antriebskupplung 196 konfiguriert ist, sowohl die Welle S7 als auch ein anderes Sonnenrad 180 in Eingriff zu bringen. Ein Planetenradträger 184, einschließlich der Planetenräder 192, kann direkt mit (z. B. einstückig mit) einem Hohlrad 190 verbunden werden, das jeweils konfiguriert werden kann, über einen Planetenradträger 186 Leistung vom Sonnenrad 182 zu empfangen. Ein Hohlrad 188 kann mit den Planetenrädern 192 verzahnt sein. Ferner kann der Planetenradträger 186 eine Ausgabekomponente des Zahnradsatzes 178 bilden und beispielsweise direkt mit (z. B. einstückig gebildet mit) einer Eingabekomponente eines Getriebes 202 verbunden werden.
  • Wie auch in weiteren hierin beschriebenen Ausführungsformen kann eine Reihe von Kupplungen und Bremsen innerhalb des MIVT 26c (z. B. wie in 7 dargestellt) einen sinnvollen Übergang zwischen verschiedenen Betriebsarten ermöglichen, einschließlich eines Kriechmodus, der nur vom Motor 174 angetrieben wird, und eines Split-Path-Modus, der sowohl vom Motor 174 als auch vom Motor 24c angetrieben wird. Die Kupplung 196 kann beispielsweise mit der Welle S7 und dem Sonnenrad 180 in Eingriff gebracht werden, um die Leistung vom Motor 24c auf das Doppel-Planetengetriebe 178 zu übertragen. Ebenso kann eine Kupplung 198 sowohl das Hohlrad 188 als auch den Planetenradträger 184 in Eingriff bringen, um diese Komponenten miteinander zu verriegeln. Schließlich kann eine Umkehrbremse 200 das Hohlrad 188 in Eingriff bringen, um die Drehung dieses Zahnrades zu stoppen.
  • In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass die Kupplung 198, die Bremse 200 und die Kupplung 196 wahlweise eingerückt (und ausgerückt) werden können, um verschiedene Betriebsarten bereitzustellen. Wenn beispielsweise die Kupplung 196 ausgerückt und sowohl die Kupplung 198 als auch die Umkehrbremse 200 eingerückt sind, darf das Fahrzeug 20 nur mit der Leistung des Motors 174 angetrieben werden. Ebenso können andere Betriebsarten mit verschiedenen anderen Konfigurationen möglich sein (z. B. verschiedene Kombinationen, bei denen zwei der Kupplung 198, der Bremse 200 und der Kupplung 196 eingerückt sind).
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird nun auch der Zusammenhang beispielsweise zwischen der Fahrzeugradgeschwindigkeit (in km/h) und der Motordrehzahl 174 (in Umdrehungen pro Minute) für die Konfiguration des MIVT 26c in 7 dargestellt. Es werden verschiedene Kurven für den Betrieb des Fahrzeugs 20 mit verschiedenen Zahnrädern (z. B. Bereichszahnräder) dargestellt, die in dem Getriebe 202 eingerückt sind. Es versteht sich, dass die in 8 dargestellten Größen nur als Beispiele zu betrachten sind.
  • Eine Linie 212 kann beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs 20 im Kriechmodus (z. B. nur unter elektrischer Leistung) darstellen. Es ist ersichtlich, dass bei einer Motordrehzahl von Null die Fahrzeuggeschwindigkeit Null sein kann, wobei die Nicht-Null-Motordrehzahl proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Im Kriechmodus (z. B. bei eingerückter Umkehrbremse 200 und Kupplung 198, ausgerückter Antriebskupplung 196 und eingerücktem A-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) in dem Getriebe 202) kann das Fahrzeug 20 bis zu einem Übergangspunkt beschleunigen. Das Fahrzeug 20 kann beispielsweise bis zu einem Punkt beschleunigen, an dem das Hohlrad 188, abhängig von der Motordrehzahl und den entsprechenden Übersetzungsverhältnissen, auch ohne Eingriff der Bremse 200 relativ stillstehen kann. An diesem (oder einem anderen) Punkt kann die Kupplung 198 ausgerückt und die Kupplung 196 eingerückt sein, wodurch das Fahrzeug in den Split-Modus-Antrieb geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt (oder nahe diesem Zeitpunkt) kann der Motor 174 dann seine Drehrichtung umkehren und so von der Linie 212 in eine Linie 214 übergehen. Das Fahrzeug 20 kann entsprechend weiter beschleunigen (jetzt sowohl vom Motor 174 als auch vom Motor 24c angetrieben), wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit steigt, auch wenn die Geschwindigkeit des Motors 174 die Richtung ändert (d. h. von negative auf positive Drehung übergeht). Ähnliche Schaltvorgänge können beispielsweise auch in einen B-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) vom A-Bereichszahnrad (nicht dargestellt) durch Umschalten des Motors 174 von der Linie 214 auf eine Linie 216 usw. durchgeführt werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen, auch in Bezug auf verschiedene oben erörterte Getriebekonfigurationen, kann es sinnvoll sein, zusätzlich (oder als Alternative) zu einem herkömmlichen Motor eine Antriebsstranganordnung mit Energiespeicher- und Lieferfähigkeit („ESD“) für den Antrieb von Fahrzeugsystemen vorzusehen. In Bezug auf das Fahrzeug 20 kann es beispielsweise sinnvoll sein, einen oder mehrere elektrische, hydraulische oder andere Energiespeicher als Teil des Antriebsstrangs (oder in Kommunikation mit diesem) vorzusehen. Energie vom Motor 24 kann zur Speicherung an diesen Vorrichtungen empfangen werden (z. B. Energie, die in mechanischer Form vom Motor 24 bereitgestellt und dann in nicht-mechanische Formen zur Speicherung umgewandelt wird). Die Energie kann dann aus dem Speicher für die Lieferung an verschiedene Fahrzeugkomponenten (z. B. ein Getriebe oder eine andere Antriebsstranganordnung) auf verschiedene vorteilhafte Weise abgegeben werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen der offenbarten Antriebsstranganordnung kann ein ESD-System eingesetzt werden, um die nachteiligen Auswirkungen von transienten Leistungsereignissen für das Fahrzeug 20 zu reduzieren. Ein transientes Leistungsereignis kann Ereignisse beinhalten, bei denen die verfügbare Leistung des Motors 24 (zumindest unter dem aktuellen Betriebszustand des Motors 24) für einen oder mehrere laufende (oder angeforderte) Vorgänge nicht ausreicht. Ein transientes Leistungsereignis kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein Bediener einen motorisierten Betrieb anfordert, die verfügbare (d. h. überschüssige) Leistung des Motors 24 (zumindest bei aktuellen Betriebsbedingungen) jedoch nicht ausreicht, um den Betrieb ohne nachteilige Auswirkungen (z. B. ohne Reduzierung der Energieversorgung anderer Fahrzeugsysteme) abzuschließen. Während der Motor 24 beispielsweise verschiedene Fahrzeugsysteme (z. B. einen Satz Antriebsräder) aktiv antreibt, kann der Bediener einen Vorgang anfordern, der über die derzeit verfügbare Leistung des Motors 24 hinausgeht. In bestimmten Ausführungsformen kann ein ESD-System verwendet werden, um die verfügbare Motorleistung für einen solchen Betrieb zu ergänzen (oder zu ersetzen), und dabei verschiedene Probleme zu vermeiden (z. B. Leistungsverzögerungen, ineffizienter Motorbetrieb, Ruckeln des Fahrzeugs 20 usw.).
  • Ein transientes Leistungsereignis kann beispielsweise auch dann auftreten, wenn ein Motor keine Leistung für den betreffenden Antriebsstrang bereitstellt. In bestimmten Ausführungsformen kann ein ESD-System verwendet werden, um verschiedene Fahrzeugsysteme mit Leistung zu versorgen, wenn sich ein Motor in einem abgeschalteten Zustand befindet oder nicht anderweitig in Betrieb ist.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Komponente eines IVP (z. B. ein elektrischer Generator oder eine Hydraulikpumpe) konfiguriert werden, mechanische Leistung vom Motor 24 zu empfangen und diese in eine andere Form umzuwandeln (z. B. elektrische Leistung oder hydraulischen Druck/Fluss). Ein Teil der umgewandelten Leistung kann zur Speicherung auf einen Energiespeicher (z. B. eine Batterie oder einen Akku) geleitet werden. Bei Bedarf (d. h. während eines bestimmten transienten Leistungsereignisses) kann dann gespeicherte Energie aus dem Energiespeicher an eine Komponente des IVP (z. B. einen Elektromotor oder Hydraulikmotor) abgegeben und wieder in mechanische Leistung umgewandelt werden. Diese mechanische Leistung kann dann bei Bedarf durch das Fahrzeug 20 geleitet werden. Ein MIVT kann beispielsweise konfiguriert werden, Strom von der IVP zu empfangen, um die mechanische Leistung zu ergänzen, die direkt von dem Motor 24 empfangen wird.
  • In bestimmten Implementierungen kann ein ESD-System in den offenbarten Antriebsstranganordnungen verwendet werden, um eine Schaltglättung vorzusehen. Bei bestimmten Schaltvorgängen eines Getriebes des Fahrzeugs 20 (z. B. beim Übergang von einem ersten Bereich oder Gang eines mehrstufigen Getriebes in einen zweiten Bereich oder Gang des mehrstufigen Getriebes) kann an einer Eingabe des Getriebes mehr Leistung benötigt werden, als von dem Motor 24 zur Verfügung steht (d. h. ein transientes Leistungsereignis kann auftreten). Beispielsweise können eine oder mehrere Kupplungen des Getriebes verrutschen, wenn das Getriebe eine Nachschaltbelastung (z. B. eine erhöhte Belastung) annimmt. Dieser Schlupf kann zu einer Leistungsaufnahme innerhalb des Getriebes führen (z. B. durch den Energieverlust beim Kupplungsschlupf), auch wenn die Leistung über das Getriebe auf die Getriebeausgabe übertragen wird. Daher kann die an der Getriebeeingabe benötigte Leistung deutlich größer sein als die an der Getriebeausgabe verfügbare Leistung.
  • Aufgrund dieses Leistungsverlustes (oder anderer Faktoren) können verschiedene unerwünschte Ereignisse in Bezug auf den Motor 24, das Getriebe oder andere Fahrzeugsysteme auftreten. Der Motor 24 kann beispielsweise aufgrund des zu hohen Leistungsbedarfs an der Getriebeeingabe vorübergehend „abfallen“ oder andere Leistungsverluste erleiden, die von einem Benutzer als Verzögerung des Fahrzeugs 20 (oder des Motors 24) empfunden werden können. Ebenso kann das Getriebe einen suboptimalen Schaltvorgang ausführen, der von einem Benutzer als Ruckeln, Stottern oder gar Stillstand des Fahrzeugs 20 wahrgenommen werden kann.
  • Eine Schaltglättung, wie sie ein ESD-System vorsieht, kann helfen, diese (und andere) Probleme zu lösen. Beispielsweise kann während des Dauerbetriebs (oder anderen Betriebs) des Fahrzeugs 20 ein Teil der Leistung des Motors 24 an das ESD-System (z. B. über eine IVP) zur Speicherung (z. B. als gespeicherte elektrische, hydraulische, kinetische oder andere Energie) weitergeleitet werden. Während eines Schaltvorgangs kann das ESD-System dann gegebenenfalls einen Teil der gespeicherten Energie an das entsprechende Getriebe (z. B. über die IVP) abgeben, um die direkt vom Motor bereitgestellte Leistung zu ergänzen. Selbst wenn ein Schaltereignis einen Leistungsbedarf an einem Getriebe verursacht, der die (aktuelle) Leistungsausgabe des Motors 24 übersteigt, kann die Leistungsabgabe aus dem ESD-System einen relativ reibungslosen Schaltvorgang ermöglichen. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um eine erforderliche Erhöhung der Motordrehzahl beim Schalten zu vermeiden. Darüber hinaus kann der Einsatz eines ESD-Systems zur Schaltglättung den Bedarf an komplexen Getriebekonstruktionen (und -steuerungen) reduzieren, die ansonsten für reibungslose Schaltvorgänge bei einer Vielzahl von Schaltvorgängen erforderlich sein könnten.
  • Ein ESD-System kann verschiedene zusätzlich (alternative) zur Schaltglättung weitere Vorteile vorsehen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein ESD-System zum Lastausgleich eingesetzt werden, bei dem Leistungssteigerungen bei anderen Betriebszuständen als bei Schaltvorgängen (zumindest teilweise) mit gespeicherter Energie aus dem ESD-System und nicht mit erhöhter Leistungsabgabe aus dem Motor 24 erfüllt werden können. In bestimmten Implementierungen kann dies dazu führen, dass der Motor 24 bei einer relativ konstanten Last und einer relativ konstanten Geschwindigkeit des Fahrzeugs 20 während eines breiten Betriebsbereichs betrieben werden kann, was wiederum zu einer effizienteren Nutzung einer bestimmten Konfiguration des Motors 24 führen kann. Ebenso kann ein ESD-System verwendet werden, um den Betrieb des Fahrzeugs 20 (oder eines Teilsystems davon) ohne laufende Leistungsabgabe durch den Motor 24 mit Energie zu versorgen. In einem „reinen“ elektrischen (oder hydraulischen) Modus, in dem der Motor 24 keine Leistung für den Betrieb des Fahrzeugs bereitstellt, kann ein ESD-System beispielsweise den Betrieb verschiedener Fahrzeugsysteme mit zuvor gespeicherter Energie antreiben.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann ein ESD-System in eine IVP des Fahrzeugs 20 integriert sein oder sich anderweitig mit dieser verbinden. Eine IVP des Fahrzeugs 20 kann beispielsweise eine erste IVP-Maschine beinhalten, die als elektrischer Generator oder Hydraulikpumpe konfiguriert ist, die konfiguriert werden kann, mechanische Leistung vom Motor 24 zu empfangen und die Leistung in elektrische oder hydraulische (oder andere) Form umzuwandeln. Eine Batterie oder ein Akku (oder ein anderer Energiespeicher) kann mit der ersten IVP-Maschine in Verbindung stehen, so dass ein Teil (d. h. ein Teil oder die gesamte umgewandelte Leistung) zur Speicherung an die Batterie oder den Speicher weitergeleitet werden kann. Eine zweite IVP-Maschine der IVP (z. B. ein Elektromotor oder Hydraulikmotor) kann konfiguriert werden, Leistung von der Batterie oder dem Akku (oder direkt von der ersten IVP-Maschine) zu empfangen und die empfangene Leistung in mechanische Form für nachgelagerte Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs 22 umzuwandeln.
  • Ein ESD-System kann auf verschiedene Weise gesteuert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsverteilung zu und von einem ESD-System über eine Steuerung geregelt werden, die als Computervorrichtung verschiedener Bauarten konfiguriert ist (z. B. eine Prozessor- und Speicherarchitektur, eine programmierbare elektronische Schaltung usw.). In bestimmten Ausführungsformen kann der Betrieb eines ESD-Systems (als Teil der offenbarten Antriebsstranganordnung) beispielsweise durch die TCU 36 oder durch eine andere Steuerung (nicht dargestellt) geregelt werden. Ein ESD-System kann basierend auf verschiedenen Eingaben gesteuert werden, einschließlich Eingaben von Drehzahlsensoren (nicht dargestellt) für den Motor oder andere Fahrzeugkomponenten, Eingaben von Sensoren (nicht dargestellt) in Bezug auf Schaltvorgänge, Leistungsaufnahme oder -bedarf des Fahrzeugs oder Eingaben von verschiedenen anderen Vorrichtungen (nicht dargestellt).
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist eine beispielhafte Antriebsstranganordnung einschließlich eines ESD-Systems dargestellt. Der Antriebsstrang von 9 ist konfiguriert, mechanische Leistung eines Verbrennungsmotors 24d an verschiedene Fahrzeugkomponenten und -systeme zu übertragen. Wie dargestellt wird die mechanische Leistung des Motors 24d über eine Welle S8 zu einem Planetengetriebe 48d und einem Doppel-Planetengetriebe 50d sowie zu einem elektrischen Generator 230 geleitet. (Es versteht sich, dass in anderen Konfigurationen eine andere IVP-Maschine anstelle von oder zusätzlich zu dem Generator 230 verwendet werden kann.) Der Generator 230 steht in elektrischer Verbindung mit einer Batterie 234 (oder einem anderen Speicher für elektrische Energie) und mit einem Elektromotor 232. Zusammen können der Generator 230 und der Motor 232 als IVP 28d betrachtet werden, in Verbindung mit einem ESD-System 228, das die Batterie 234 (bzw. ggf. die Batterien 234) sowie verschiedene andere Komponenten (nicht dargestellt), einschließlich verschiedener Leistungselektronik, Steuerungen usw. beinhaltet.
  • Das Planetengetriebe 48d und das Doppel-Planetengetriebe 50d sowie die IVP 28d sind konfiguriert, ähnlich wie das Planetengetriebe 48, das Doppel-Planetengetriebe 50 und die IVP 28a von 3 (wie oben ausführlich erörtert) zu arbeiten, um ein MIVT 26d mit ähnlicher Funktionalität wie das MIVT 26a bereitzustellen. Das MIVT 26d kann jedoch verschiedene Unterschiede aufweisen. In 9 ist ersichtlich, dass eine Welle S16 beispielsweise konfiguriert ist, von der Welle S8 über das Antriebsrad mit Leistung für den Generator 230 versorgt zu werden, um die Drehung einer Hilfsantriebsriemenscheibe 250 anzutreiben. Ebenso kann eine Welle S10, die von einem Getriebe 44d der Welle S8 angetrieben wird (dass auch den Generator 230 mit Leistung versorgt), Leistung für die Getriebesteuerung, die Absaugpumpe und andere Pumpen vorsehen.
  • Während des Betriebs kann die Leistung vom Motor 24d auf verschiedene Weise durch das MIVT 26d zu einem Getriebe 84d (z. B. als steuerbares Getriebe konfiguriert) geleitet werden, um eine stufenlose Multimode-Leistungsübertragung an verschiedene Fahrzeugsysteme vorzusehen. Wie dargestellt, ist ein Abtriebsrad 82d des Doppel-Planetengetriebes 50d beispielsweise konfiguriert, mit den Antriebsrädern 236 und 238 des Getriebes 84d zu verzahnen. Durch den selektiven Betrieb der Kupplungen 252 kann das Abtriebsrad 82d entsprechend eine der Getriebewellen S11 und S13 antreiben. Durch selektive Steuerung verschiedener weiterer Kupplungen 254 kann das Getriebe 84d zwischen den Bereichszahnrädern 240, 242, 244, 246 und 248 geschaltet werden, was jeweils den Bereichen A bis E für das Getriebe 84d entsprechen kann. Auf diese Weise kann die Leistung sowohl von dem Motor 24 als auch von dem Motor 232 auf die Differentialantriebswelle S12a geleitet werden. Wie ebenfalls dargestellt, können eine Bremse 256 und eine Kupplung 258 gesteuert werden, um die Leistung vom Getriebe 84d an eine Antriebswelle S12b für den mechanischen Vorderradantrieb zu übertragen. (Es versteht sich, dass die dargestellte Konfiguration der verschiedenen Zahnräder des Getriebes 84d nur als ein Beispiel dargestellt sind. Ein ESD-System kann auch für andere Konfigurationen des Getriebes 84d verwendet werden).
  • Es können auch andere Vorrichtungen und Funktionen vorgesehen sein. Es ist beispielsweise ersichtlich, dass das Zahnrad 44d der Welle S8 konfiguriert ist, ein Laufrad 68d auf der Welle S12a zu drehen und den Generator 230 mit Leistung zu versorgen. Das Zahnrad 68d wiederum kann die Drehung einer Gelenkwelle S14 und in bestimmten Konfigurationen einer Gelenkwelle S15 antreiben.
  • Wie durch eine geeignete Steuerung (nicht dargestellt) geregelt, kann ein Teil der Leistung, die an dem Generator 230 empfangen wird, nach Umwandlung in elektrische Form an die ESD 228 zur Speicherung in der Batterie 234 geleitet werden. In bestimmten Implementierungen kann die Leistung vom Generator 230 kontinuierlich zur Batterie 234 geleitet werden, solange der Motor 24d läuft und die Batterie 234 nicht vollständig geladen ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistung vom Generator 230 gezielter zur Batterie 234 geleitet werden. Beispielsweise darf bei bestimmten Steuerstrategien Leistung nur dann vom Generator 230 zur Batterie 234 geleitet werden, wenn erfasst wurde (z. B. über verschiedene Motoren oder andere Sensoren (nicht dargestellt)), dass der Motor 24d im Hinblick auf den aktuellen Leistungsbedarf des Fahrzeugbetriebs überschüssige Leistung erzeugt.
  • Bei Bedarf kann aus der Batterie 234 Leistung für den Betrieb des Motors 232 abgegeben werden. Wie oben beschrieben, kann dann bei Motor 42 von 3 die Leistung des Motors 232 durch das Doppel-Planetengetriebe 50d geleitet werden, um die Leistung des Motors 24d zu ergänzen (oder zu ersetzen). Dies kann beispielsweise nützlich sein, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Systeme und Vorrichtungen des Fahrzeugs 20 mit angemessener Leistung versorgt werden, auch wenn der Motor 24d auf einer optimalen und relativ konstanten Betriebsgeschwindigkeit gehalten wird.
  • In bestimmten Implementierungen kann die Leistung der Batterie 234 über den Motor 232 für die Schaltglättung genutzt werden. Während (oder vor oder nach) einer Schaltung vom A-Bereichszahnrad 240 in das B-Bereichszahnrad 242 kann eine entsprechende Steuerung beispielsweise erkennen, dass zusätzliche Leistung am Getriebe 84d erforderlich sein kann, um eine reibungslose Schaltung zu gewährleisten und in bestimmten Ausführungsformen eine erforderliche Erhöhung der Motordrehzahl oder Leistung zu vermeiden. Dementsprechend kann beim A-zu-B-Schaltvorgang (und anderen Schaltvorgängen) Energie von der Batterie 234 an den Motor 232 abgegeben werden, so dass der Motor 232 das Getriebe 84d (d. h. über das Doppel-Planetengetriebe 50d) mit zusätzlicher Leistung versorgen kann.
  • Die Schaltglättung, wie im oben beschriebenen Beispiel, kann basierend auf verschiedenen Faktoren implementiert werden. In bestimmten Implementierungen kann beispielsweise ein Signal von der TCU 36 (oder einer anderen Vorrichtung) darauf hinweisen, dass ein Schaltvorgang zwischen den Zahnrädern des Getriebes 84d bevorsteht (oder stattfindet oder kürzlich stattgefunden hat). Wird ein solches Schaltereignis als ein transientes Leistungsereignis erkannt (oder erwartet), kann Leistung von dem ESD 228 entsprechend weitergeleitet werden. In bestimmten Implementierungen können Motorsensoren, Wellendrehzahlsensoren oder andere Sensoren (nicht dargestellt) Hinweise auf einen Leistungsmangel am Getriebe 84d erfassen (z. B. durch Kupplungsschlupf im Getriebe 84d während eines Schaltvorgangs). Die Leistungsverteilung von der ESD 228 zu dem Getriebe 84d kann dann entsprechend implementiert werden.
  • In bestimmten Implementierungen kann die Leistung der Batterie 234 für weitere Vorgänge genutzt werden. Wenn beispielsweise der Betrieb des Motors 24d nicht möglich oder nicht praktikabel ist (z. B. während des Betriebs des Fahrzeugs 20 in einem geschlossenen Raum), kann Energie von der Batterie 234 verwendet werden, um nur den elektrischen Betrieb des Fahrzeugs 20 zu implementieren. In bestimmten Implementierungen kann der rein elektrische Betrieb automatisch implementiert werden (z. B. basierend auf dem Empfangen eines Antriebsbefehls oder eines anderen Befehls, wenn das Fahrzeug eingeschaltet wird, aber der Motor 24d ausgeschaltet ist). In bestimmten Implementierungen kann der rein elektrische Betrieb auf anderen Faktoren beruhen (z. B. auf dem Umschalten eines bestimmten Schalters, Tasters oder Hebels durch einen Bediener).
  • In einem weiteren Beispiel, in dem der Einsatz eines bestimmten Fahrzeugwerkzeugs eine erhöhte Leistungsanforderung an das Fahrzeug stellt, kann die Energie aus der Batterie 234 genutzt werden, um sicherzustellen, dass am Werkzeug eine angemessene Leistung zur Verfügung steht, ohne den Betrieb anderer Fahrzeugsysteme (z. B. der Antriebsräder des Fahrzeugs) zu beeinträchtigen oder die Motordrehzahl deutlich zu erhöhenbeeinträchtigen. Wird beispielsweise ein mechanisches Werkzeug (z. B. eine Ballenpresse, eine Sämaschine, ein Bodenbearbeitungsgerät, ein Schneidmesser usw.) von der Gelenkwelle S14 angetrieben oder ein hydraulisches Werkzeug (z. B. eine Ladeschaufel, ein Muldenkipper, ein Baggerarm, ein Bodenbearbeitungsgerät usw.) mit Leistung von der vorderen Gelenkwelle S15 oder einer anderen Welle (d. h., wie durch eine entsprechende Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) umgewandelt) betrieben, kann der Antriebsstrang des Fahrzeuges 20 einem erhöhten Leistungsbedarf ausgesetzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann daher während des Betriebs eines solchen Werkzeugs die Energie der Batterie 234, die vom Motor 232 in mechanische Energie umgewandelt wird, verwendet werden, um Leistung des Motors 24d in Bezug auf das betreffende Werkzeug (oder andere Fahrzeugsysteme) zu ergänzen (oder zu ersetzen).
  • In bestimmten Implementierungen kann Leistung aus der Batterie 234 automatisch genutzt werden, wenn ein Fahrzeugwerkzeug (oder ein Fahrzeugwerkzeug einer bestimmten Konfiguration) betrieben wird. In bestimmten Implementierungen kann Leistung von der Batterie 234 gezielter genutzt werden. Motorsensoren, Wellendrehzahlsensoren oder andere Sensoren (nicht dargestellt) können beispielsweise Hinweise auf einen Leistungsmangel durch den Betrieb des Werkzeugs erfassen und Leistung kann entsprechend von der Batterie bezogen werden.
  • Unter Bezugnahme auch auf 10 ist ein weiteres Beispiel eines MIVT 26e ähnlich dem MIVT 26c von 7 konfiguriert. Ein Verbrennungsmotor 24e stellt mechanische Leistung über eine Welle S17 an ein Doppel-Planetengetriebe 178e sowie an einen elektrischen Generator 172e (oder eine andere IVP-Maschine) bereit, der in einer IVP 28e beinhaltet ist. Der Generator 172e wandelt die mechanische Leistung von der Maschine 24e in elektrische Leistung um, die zu einem Elektromotor 174e geleitet wird. Der Motor 174e wandelt dann die elektrische Leistung in mechanische Leistung um, die ebenfalls zu dem Doppel-Planetengetriebe 178e geleitet wird. Auf diese Weise kann das MIVT 26e über das Doppel-Planetengetriebe 178e verwendet werden, um Leistung von dem Motor 24e und dem IVP 28e zu kombinieren, um für ein Getriebe 202e kontinuierlich variable Leistung bereitzustellen.
  • In der dargestellten Ausführungsform steht der Generator 172e mit einer Batterie 260 (oder einer anderen Speichervorrichtung für elektrische Energie) sowie mit dem Motor 174e in elektrischer Verbindung. Auf diese Weise kann mechanische Energie von dem Motor 24e als elektrische Energie in der Batterie 260 gespeichert und gegebenenfalls über den Motor 174e abgegeben werden, um Leistung für das Doppel-Planetengetriebe 178e bereitzustellen. Wie im Detail in Bezug auf die Konfiguration von 9 beschrieben, kann die Energie der Batterie 260 zur Schaltglättung, zum Betrieb des Fahrzeugs 20 im rein elektrischen Betrieb, zum Betrieb eines Werkzeugs des Fahrzeugs 20 (oder zum Antrieb anderer Fahrzeugsysteme während des Betriebs eines solchen Werkzeugs) usw. verwendet werden.
  • Es versteht sich, dass die verschiedenen Speichervorrichtungen eines ESD-Systems (z. B. die Batterien 234 und 260) Energie von anderen Quellen als dem jeweiligen Motor (z. B. den Motoren 24d und 24e) empfangen und speichern können. Regenerative Systeme (z. B. Systeme zur Aufnahme der Energie aus Bremsvorgängen) können in bestimmten Implementierungen beispielsweise konfiguriert werden, die Energie für eine spätere Verwendung an ein ESD-System zu leiten (z. B. für Schaltglättung, rein elektrischen Betrieb usw.) oder sie können Teil eines ESD-Systems sein. Ebenso versteht es sich, dass ein ESD-System mit anderen als den speziell dargestellten Antriebssträngen und Getrieben (einschließlich MIVTs) verwendet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann beispielsweise ein ESD-System (nicht dargestellt) in Bezug auf den in 5 dargestellten Antriebsstrang über einen hydraulischen Speicher 264 (siehe 5, Hydraulikanschlüsse nicht dargestellt) oder in Bezug auf verschiedene andere Antriebsstrangkonfigurationen (nicht dargestellt) implementiert werden.
  • Verschiedene der oben beschriebenen Vorgänge (und andere) können im Rahmen eines transienten Leistungsereignis-Managements („TPEM“) implementiert werden. Unter Bezugnahme auf 11 kann beispielsweise ein TPEM-Verfahren 300 für das Fahrzeug 20 durch verschiedene Steuerungen (z. B. die TCU 36) oder andere Vorrichtungen implementiert werden.
  • Das TPEM-Verfahren 300 kann die Identifizierung 302 eines transienten Leistungsereignisses beinhalten. Eine Steuerung kann beispielsweise über einen Motordrehzahlsensor, verschiedene Wellendrehzahlsensoren sowie andere Sensoren oder Vorrichtungen erkennen 302, dass ein aktueller (oder unmittelbar bevorstehender) Betriebszustand des betreffenden Fahrzeugs zu einem Leistungsmangel geführt hat (oder führen wird). Ein Schaltvorgang 304 (z. B. ein kürzlicher, laufender oder bevorstehender Schaltvorgang 304) kann beispielsweise erkannt 302 werden, bei dem ein Getriebe mehr Leistung von einem Motor (z. B. durch Kupplungsschlupf) benötigen kann, als vom Motor (zumindest im aktuellen Betriebszustand) zur Verfügung steht. Durch einen Kupplungsschlupf während eines Schaltereignisses kann somit beispielsweise mehr Leistung vom Motor an der Eingabe zu einem Getriebe beansprucht werden, als vom Motor bei der aktuellen Motordrehzahl zur Verfügung steht. Der Betrieb 306 eines Werkzeugs (z. B. ein laufender oder bevorstehender Betrieb 306 des Werkzeugs) kann gleichermaßen erkannt 302 werden, bei dem die Leistungsanforderungen des Werkzeugs (z. B. in Kombination mit anderen Leistungsanforderungen für andere Fahrzeugsysteme) die verfügbare Leistung des Motors übersteigen kann. In bestimmten Implementierungen kann die Identifizierung 302 eines transienten Leistungsereignisses die Identifizierung des Betriebs des Fahrzeugs (oder eines Teilsystems davon) beinhalten, während sich der Motor in einem abgeschalteten (oder anderweitig nicht angetriebenen) Zustand 308 befindet. Ein Antriebsvorgang oder der Betrieb eines Fahrzeugwerkzeugs (z. B. ein laufender oder bevorstehender Antriebs- oder Werkzeugbetrieb) kann beispielsweise erkannt 302 werden, während sich der Motor im abgeschalteten Zustand 308 befindet.
  • Das Verfahren 300 kann auch beinhalten 320, dass ein Energiespeicher (z. B. als Teil eines größeren ESD-Systems) einer Komponente einer IVP (z. B. einer IVP-Maschine) gespeicherte Energie zur Verfügung stellt. Das Verfahren 300 kann beispielsweise verwendet werden, um Energie aus einer Batterie an einen Elektromotor bereitzustellen 320, um Energie aus einem hydraulischen Speicher an einen Hydraulikmotor und so weiter bereitzustellen 320. (In bestimmten Implementierungen ist zu verstehen, dass dem Verfahren 300 die Speicherung 322 von Energie in der IVP vorausgehen kann. In bestimmten Implementierungen kann die Energie im IVP auf andere Weise gespeichert werden.)
  • Das Verfahren 300 kann dann die Bereitstellung von Leistung 330 von der Komponente der IVP (z. B. von einer IVP-Maschine) an ein Getriebe beinhalten. Das Verfahren 300 kann beispielsweise die Bereitstellung 330 von Leistung von einem Elektro- oder Hydraulikmotor zu einem MIVT verschiedener Konfigurationen, zu einem Getriebe mit festen Übersetzungsverhältnissen oder zu anderen im jeweiligen Antriebsstrang beinhalteten Getrieben beinhalten.
  • In bestimmten Implementierungen kann das Verfahren 300 ferner die Bereitstellung 340 von Leistung für das Getriebe aus dem Motor beinhalten. Befindet sich der Motor beispielsweise nicht im Abschaltzustand 308, kann ein MIVT (oder eine andere Vorrichtung) verwendet werden, um die vom Motor und von der IVP empfangene Leistung zu summieren, so dass Leistung sowohl vom Motor als auch von der IVPan das entsprechende Getriebe abgegeben werden kann 330, 340.
  • Unter Bezugnahme nun auf 12-16 wird die vorliegende Offenbarung gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen erörtert. Es sollte beachtet werden, dass die schematischen Darstellungen der in den 12, 14, 15 und 16 gezeigten Antriebsstränge, aus Gründen der Übersichtlichkeit beispielhafte Implementierungen in vereinfachter Form darstellen und somit nicht alle dem dargestellten Antriebsstrang zugeordneten Komponenten darstellen können.
  • Wie erörtert wird, sieht der Antriebsstrang der vorliegenden Offenbarung ein stufenloses Multimode-Getriebe (IVT) vor. Das IVT bietet eine Split-Path-Leistungsübertragung, die die Leistung eines Motors mit mindestens einer stufenlos einstellbaren Leistungs-(IVP-)Maschine kombiniert. Der Antriebsstrang kann beispielsweise einen Motor, eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine beinhalten.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann es nützlich sein, einen Null-Antriebs-Modus für ein Fahrzeug (oder eine andere Maschine) zu ermöglichen, bei dem die Ausgangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder (oder anderer Maschinenausgaben) die Drehzahl Null erreicht, ohne den Motor anzuhalten oder Drehmoment auf die Räder freizugeben. Auf diese Weise kann die Fahrzeugleistung beispielsweise genutzt werden, um ein Fahrzeug in einem stehenden Zustand zu halten. Ein solcher Zustand kann beispielsweise mit einem Planetengetriebe erreicht werden. Wenn ein Motor beispielsweise ein Sonnenrad mit einer ersten positiven Drehzahl dreht und eine IVP-Maschine (z. B. ein Elektromotor, der von einem Generator angetrieben wird) ein Hohlrad mit einer äquivalenten negativen Drehzahl dreht, darf sich ein zugehöriger Planetenradträger (der z. B. mit einer Differentialantriebswelle verbunden sein kann) überhaupt nicht drehen. Wenn die IVP eine Abtriebsdrehung mit einer etwas anderen (und entgegengesetzten) Drehzahl als der Motor liefert, kann das Fahrzeug in einen „Kriech“-Modus übergehen, in dem sich das Fahrzeug sehr langsam, aber mit hohem Raddrehmoment bewegt. Die Null-Antriebs- und Kriech-Modi sind besonders geeignet für schwere Arbeitsfahrzeuge, wie etwa der in 1 gezeigte Traktor, der in der Land-, Bau- und Forstwirtschaft eingesetzt wird. Mit zunehmender Raddrehzahl kann das Fahrzeug dann eventuell in einen normalen Antriebsmodus (z. B. einen „Bereichsmodus“) übergehen.
  • Wie im Folgenden beschrieben wird, kann in mindestens einem Modus des IVT der vorliegenden Offenbarung eine Split-Path-Leistungsübertragung vorgesehen werden, bei der der Null-Antriebs-Zustand erreicht werden kann. Die Split-Path-Leistungsübertragung kann fortgesetzt werden, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus dem Null-Antriebs-Zustand in den oder die Kriechmodi erhöht. Außerdem können in mindestens einem Modus die erste IVP-Maschine und eine zweite IVP-Maschine gleichzeitig Strom erzeugen, um die elektrischen Anforderungen zu decken. Die IVP-Maschinen können gleichzeitig Strom erzeugen, wenn sich das Fahrzeug im Null-Antriebs-Zustand befindet und die Fahrzeuggeschwindigkeit sich in den oder die Kriechmodi erhöht. So kann das Fahrzeug für eine Vielzahl von Arbeiten genutzt werden, bei gleichzeitiger Erfüllung hoher elektrischer Anforderungen an verschiedene elektrische Komponenten.
  • Zusätzlich kann das IVT auf verschiedene Arten konfiguriert werden, wobei der oben beschriebene Split-Path--, Null-Antriebs-Modus mit gemeinsamer elektrischer Erzeugungs-Fähigkeit ein optionales Merkmal für ein bestimmtes IVT sein kann. Dementsprechend kann das IVT modular und konfigurierbar sein. Anders ausgedrückt, kann das IVT eine erste Konfiguration (z. B. 12) aufweisen, in der das IVT Split-Path-, Null-Antriebs- sowie gemeinsame elektrische Erzeugungs-Fähigkeiten bereitstellt und eine zweite Konfiguration (z. B. 14) aufweist, in der das IVT diese Fähigkeit nicht bereitstellt. Dementsprechend kann das Getriebe je nach Art der vom Fahrzeug auszuführenden Arbeiten, nach Platzverhältnissen im Fahrzeug oder anderweitig konfiguriert werden.
  • Die in 12 dargestellte beispielhafte Ausführungsform wird nun ausführlich erörtert. Wie in 12 dargestellt, kann ein Antriebsstrang 22 einen Motor 502, wie etwa einen Verbrennungsmotor, beinhalten. Der Motor 502 kann eine Motorwelle 509 direkt mit mechanischer Leistung versorgen.
  • Der Antriebsstrang 22 kann zusätzlich eine stufenlos einstellbare Energie-(IVP-)Quelle 501 beinhalten, die mindestens eine IVP-Maschine beinhalten kann. Wie in der Ausführungsform dargestellt, kann die IVP-Quelle 501 eine erste IVP-Maschine 504 und eine zweite IVP-Maschine 506 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die erste IVP-Maschine 504 eine erste elektrische Maschine 503 und die zweite IVP-Maschine 506 eine zweite elektrische Maschine 505 umfassen.
  • Der Antriebsstrang 22 kann ferner ein stufenloses Multimode-Getriebe (MIVT) beinhalten, das in im Allgemeinen bei 515 angezeigt wird. Das MIVT 515 kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, die mechanische Leistung zwischen dem Motor 502, der ersten elektrischen Maschine 503 und der zweiten elektrischen Maschine 505 übertragen. Das MIVT 515 kann auch Leistung auf eine Abtriebswelle 507 übertragen. Je nach dem aktuellen Getriebemodus des MIVT 515 kann die Leistung über das MIVT 515 auf verschiedenen Wegen übertragen werden. Das Fahrzeug (z. B. der Traktor von 1 oder ein anderes Arbeitsfahrzeug) kann Räder beinhalten, die von der Abtriebswelle 507 (z. B. über ein oder mehrere Differentiale) drehbar angetrieben werden.
  • Wie im Folgenden erörtert wird, kann die erste elektrische Maschine 503 zwischen einem Generatormodus und einem Motormodus umschalten. Im Generatormodus kann die erste elektrische Maschine 503 mechanische Energie von dem MIVT 515 empfangen und in elektrische Energie umwandeln, die der zweiten elektrischen Maschine 505 und/oder einem Arbeitsgerät 521 zugeführt werden kann. Umgekehrt kann die erste elektrische Maschine 503 im Motormodus elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, die dem MIVT 515 zugeführt wird.
  • Ebenso kann die zweite elektrische Maschine 505 zwischen einem Motormodus und einem Generatormodus umschalten. Die zweite elektrische Maschine 505 kann im Motormodus elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, die dem MIVT 515 zugeführt wird. Umgekehrt kann die zweite elektrische Maschine 505 im Generatormodus mechanische Energie von dem MIVT 515 empfangen und in elektrische Energie umwandeln, die der ersten elektrischen Maschine 503 und/oder dem Arbeitsgerät 521 zugeführt werden kann.
  • Das Arbeitsgerät 521 kann eine Sämaschine, eine Schaufel, ein Eimer oder eine andere Vorrichtung sein. In einigen Ausführungsformen kann das Gerät 521 mit elektrischer Energie betrieben werden, die zumindest teilweise von der IVP 501 zugeführt wird. Weiterhin kann das Arbeitsgerät 521 an Bord des Fahrzeugs montiert oder entfernt und zumindest über ein Stromkabel mit dem Fahrzeug verbunden sein.
  • Das MIVT 515 kann ein erstes Planetengetriebe 508 beinhalten. Das erste Planetengetriebe 508 kann ein Doppel-Planetengetriebe einschließlich mehrerer Getriebekomponenten sein. Das Doppel-Planetengetriebe kann beispielsweise ein erstes Sonnenrad 510, ein erstes Hohlrad 512, mehrere erste Planetenräder 514 mit zugehörigem Träger 525, ein zweites Sonnenrad 516, ein zweites Hohlrad 518 und mehrere zweite Planetenräder 520 mit zugehörigem Träger 527 beinhalten. In einigen Ausführungsformen können das erste Sonnenrad 510, das erste Hohlrad 512 und die ersten Planetenräder 514 gemeinsam einen sogenannten „LO-Zahnradsatz“ des ersten Planetengetriebes 508 und das zweite Sonnenrad 516, das zweite Hohlrad 518 und die zweiten Planetenräder 520 können gemeinsam einen sogenannten „HI-Zahnradsatz“ des ersten Planetengetriebes 508 umfassen. Auch das zweite Hohlrad 518 kann in einigen Ausführungsformen direkt mit dem Träger 525 des ersten Planetenrades 514 drehbar in Eingriff gebracht werden.
  • Das MIVT 515 kann zusätzlich ein zweites Planetengetriebe 522 beinhalten. Das zweite Planetengetriebe 522 kann ein Einzel-Planetengetriebe einschließlich mehrerer Getriebekomponenten sein. Das Einzel-Planetengetriebe kann beispielsweise ein Sonnenrad 524, ein Hohlrad 526 und mehrere Planetenräder 528 mit einem zugehörigen Träger 529 beinhalten.
  • Wie im Folgenden erörtert wird, kann in mindestens einem Modus des MIVT 515 die Leistungs- und die Drehmomentausgabe des ersten Planetengetriebes 508 in das zweite Planetengetriebe 522 eingegeben werden und das zweite Planetengetriebe 522 wiederum kann Leistung und/oder Drehmoment an die Abtriebswelle 507 des Fahrzeugs abgeben. In einigen Ausführungsformen kann der Antriebsstrang 22 auf diese Weise einen Null-Antriebs- und/oder Kriechmodus bereitstellen.
  • Das MIVT 515 kann mehrere Getriebekomponenten (z. B. Zahnräder, Wellen usw.) beinhalten, die miteinander verbunden sind, um mechanische Leistung über das MIVT 515 zu übertragen. Diese Komponenten können konfiguriert werden, die Leistung zwischen dem Motor 502, der ersten elektrischen Maschine 503, der zweiten elektrischen Maschine 505 und schließlich der Abtriebswelle 507 zu übertragen. Eine oder mehrere dieser Getriebekomponenten können einen „Getriebezweig“ definieren. In einigen Ausführungsformen kann ein erster Getriebezweig die Leistung zwischen dem Motor 502 und dem ersten Planetengetriebe 508 übertragen. Ebenso kann in einigen Ausführungsformen ein zweiter Getriebezweig die Leistung zwischen dem ersten Planetengetriebe 508 und dem zweiten Planetengetriebe 522 übertragen. Außerdem kann ein dritter Getriebezweig die Leistung in einigen Ausführungsformen zwischen dem zweiten Planetengetriebe 522 und der Abtriebswelle 507 usw. übertragen, wie im Folgenden näher erläutert wird.
  • Ein oder mehrere Getriebezweige des MIVT 515 können eine Reihe von miteinander verbundenen und/oder verzahnten Zahnrädern umfassen. Die Zahnräder können Stirnräder, Kegelräder oder andere Arten von Zahnrädern sein. Auch können zwei Zahnräder innerhalb eines bestimmten Getriebezweiges ineinandergreifen (z. B. mit parallelen, aber voneinander beabstandeten Drehachsen). Außerdem können zwei Zahnräder innerhalb eines bestimmten Getriebezweiges drehbar miteinander verbunden sein (z. B. mit einer oder mehreren Wellen, die sich koaxial zu den beiden Zahnrädern befinden).
  • In einigen Ausführungsformen können zwei Wellen innerhalb eines bestimmten Getriebezweiges drehbar miteinander eingerückt und alternativ voneinander ausgerückt werden. Eine Kupplung kann beispielsweise in dem Getriebezweig beinhaltet sein und zwischen den beiden Wellen angebracht sein. In gekuppelter Position können die beiden Wellen drehbar miteinander eingerückt sein. In ausgekuppelter Position können die beiden Wellen für eine unabhängige Drehung ausgerückt werden.
  • Wie in 12 dargestellt, kann das MIVT 515 mehrere Kupplungen 569 beinhalten. In einigen Ausführungsformen beinhalten die mehreren Kupplungen 569 des MIVT 515 eine erste Kupplung 570, eine zweite Kupplung 572, eine dritte Kupplung 574, eine vierte Kupplung 576, eine fünfte Kupplung 578, eine sechste Kupplung 580 und eine siebte Kupplung 582. Jede dieser Kupplungen 569 kann unabhängig voneinander arbeiten und zwischen einer gekuppelten Position (d. h. einer eingerückten Position, eingeschalteten Position usw.) und abwechselnd einer ausgekuppelten Position (d. h. einer ausgerückten Position, abgeschalteten Position usw.) schalten. In einigen Ausführungsformen sind die Kupplungen 569 funktionsfähig mit den jeweiligen Getriebezweigen verbunden.
  • Verschiedene Getriebezweige des MIVT 515 können je nach Modus des MIVT 515 zu einem bestimmten Zeitpunkt Leistung übertragen. Für jeden Getriebemodus kann eine vorbestimmte Teilmenge der mehreren Kupplungen 570, 572, 574, 576, 578, 580, 582 in Eingriff gebracht werden, während die anderen ausgerückt sein können. Verschiedene Teilmengen der Kupplungen 570, 572, 574, 576, 578, 580, 582 können in den verschiedenen Modi in Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise kann das MIVT 515 auf vielfältige Weise mit Leistung versorgt werden, um die mechanischen und elektrischen Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen.
  • Die verschiedenen Getriebemodi des MIVT 515 werden nun beschrieben. 13 stellt diese verschiedenen Getriebemodi gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Insbesondere zeigt 13 einen Zusammenhang zwischen der Raddrehzahl des Fahrzeugs (X-Achse) und der Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 505 (Y-Achse). In einigen Ausführungsformen kann das MIVT 515 einen ersten Modus (dargestellt durch Linie 584 in 13), einen zweiten Modus (dargestellt durch Linie 586), einen dritten Modus (dargestellt durch Linie 588), einen vierten Modus (dargestellt durch Linie 590), einen fünften Modus (dargestellt durch Linie 592) und einen sechsten Modus (dargestellt durch Linie 594) vorsehen. Diese Modi können Vorwärtsmodi des Fahrzeugs darstellen, in denen sich das Fahrzeug aus einer stationären Position vorwärts bewegt. Das MIVT 515 kann auch zusätzliche Modi beinhalten, wie etwa mindestens einen Rückwärtsgang, bei dem sich das Fahrzeug aus einer stationären Position in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
  • In dem ersten Modus des MIVT 515 können sich die erste Kupplung 570, die vierte Kupplung 576 und die fünfte Kupplung 578 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 574, 580, 582 in ausgekuppelter Position befinden. So kann die Leistung (d. h. die Motorleistung) über einen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 an den Träger 527 der zweiten Planetenräder 520 des ersten Planetengetriebes 508 übertragen werden. Insbesondere kann die Leistung über diesen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 über die erste Kupplung 570 und über die vierte Kupplung 576 an ein Zahnrad 536 übertragen werden. Das Zahnrad 536 ist mit einem Zahnrad 540 verzahnt, das am Träger 527 der zweiten Planetenräder 520 befestigt ist. Dieser erste Getriebezweig kann in einigen Ausführungsformen ein einseitiger Leistungsübertragungsweg von der Motorwelle 509 zu den zweiten Planetenrädern 520 sein.
  • Zusätzlich kann ein zweiter Getriebezweig im ersten Modus des MIVT 515 zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und der Motorwelle 509 zur Leistungsübertragung (d. h. IVP-Leistungsübertragung) dazwischen definiert werden. Der zweite Getriebezweig kann ein Zahnrad 546 beinhalten, das mit einer Welle der ersten elektrischen Maschine 503 drehbar im Eingriff ist. Das Zahnrad 546 kann mit einem Zahnrad 548 verzahnt sein, das an gegenüberliegenden Enden einer koaxialen Welle mit einem Zahnrad 550 montiert ist. Das Zahnrad 550 kann mit einem Zahnrad 530 verzahnt sein. Dieser zweite Getriebezweig kann eine Zweiwege-Leistungsübertragung zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und der Motorwelle 509 sein. Mit anderen Worten kann die erste elektrische Maschine 503 auch: (a) im Generatormodus arbeiten, um Leistung vom Getriebe 546 zu empfangen und in elektrische Energie zur Versorgung des Gerätes 521, der zweiten elektrischen Maschine 505 oder anderweitig umzuwandeln; oder (b) im Motormodus arbeiten, um das Zahnrad 546 mit Leistung zu versorgen und schließlich in den ersten oben beschriebenen Getriebezweig zurück zu gehen. Die Richtung der Leistungsübertragung durch diesen Getriebezweig kann beispielsweise durch die Steuerung der ersten elektrischen Maschine 503 in einigen Ausführungsformen gesteuert werden (d. h. durch die Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung des Zahnrades 546).
  • Auch kann in diesem ersten Modus des MIVT 515 zwischen dem zweiten Sonnenrad 516 und der zweiten elektrischen Maschine 505 ein dritter Getriebezweig für die Leistungsübertragung (d. h. IVP-Leistungsübertragung) dazwischen definiert sein. Insbesondere kann die Leistungsübertragung zwischen dem zweiten Sonnenrad 516 und der zweiten elektrischen Maschine 505 über ein Zahnrad 554 und ein Zahnrad 552, die ineinander greifen, in beide Richtungen erfolgen. Wie in 12 dargestellt, wird das Zahnrad 554 mit dem zweiten Sonnenrad 516 und das Zahnrad 552 mit der zweiten elektrischen Maschine 505 drehbar in Eingriff gebracht. Dieser dritte Getriebezweig kann eine Zweiwege-Leistungsübertragung zwischen dem zweiten Sonnenrad 516 und der zweiten elektrischen Maschine 505 sein, d. h. dass die zweite elektrische Maschine 505 auch: (a) im Motormodus arbeiten und Leistung an das zweiten Sonnenrad 516 bereitstellen kann; oder (b) im Generatormodus arbeiten kann, um mechanische Leistung zu empfangen und in elektrische Leistung umzuwandeln, die an die erste elektrische Maschine 503, das Gerät 521 oder andere elektrische Verbraucher geliefert werden kann. Die Richtung der Leistungsübertragung durch diesen Getriebezweig kann beispielsweise durch die Steuerung der zweiten elektrischen Maschine 505 in einigen Ausführungsformen gesteuert werden (d. h. durch die Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung des Zahnrades 552).
  • Zusätzlich kann ein vierter Getriebezweig zwischen dem zweiten Hohlrad 518 und dem Sonnenrad 524 des zweiten Planetengetriebes 522 definiert werden. Insbesondere kann Leistung (d. h. kombinierte Leistung) vom zweiten Hohlrad 518 über das erste Planetenrad 514 auf ein Zahnrad 556 übertragen werden, das mit einem Zahnrad 557, mit einem Zahnrad 558 und mit einem Zahnrad 560 verzahnt ist. Das Zahnrad 560 kann mit dem Sonnenrad 524 des zweiten Planetengetriebes 522 drehbar im Eingriff stehen. Dieser vierte Getriebezweig kann eine einseitige Leistungsübertragung von dem zweiten Hohlrad 518 und dem Sonnenrad 524 sein.
  • Vom Hohlrad 526 des zweiten Planetengetriebes 522 bis zur Motorwelle 509 kann ein fünfter Getriebezweig in diesem ersten Getriebemodus definiert werden. Insbesondere kann Leistung über diesen fünften Getriebezweig vom Hohlrad 526 auf ein Zahnrad 531 übertragen werden, das mit dem Hohlrad 526 drehbar im Eingriff steht. Das Zahnrad 531 kann mit einem Zahnrad 532 im Eingriff stehen und die Leistung kann von dem Zahnrad 532 zurück an die Motorwelle 509 übertragen werden. Das Zahnrad 532 kann als Schwungrad betrachtet werden. Dieser fünfte Getriebezweig kann in einigen Ausführungsformen ein einseitiger Leistungsübertragungsweg von dem Hohlrad 526 zu der Motorwelle 509 sein.
  • Außerdem kann ein sechster Getriebezweig von den Planetenrädern 528 des zweiten Planetengetriebes zur Abtriebswelle 507 definiert werden. Insbesondere kann die Leistung von den Planetenrädern 528 über die Kupplung 578 an das Zahnrad 542 übertragen werden, das mit dem Zahnrad 544 verzahnt ist, das mit der Abtriebswelle 507 drehbar im Eingriff steht. Dieser sechste Getriebezweig kann ein einseitigen Übertragungsweg vom Planetengetriebe 528 zur Abtriebswelle 507 sein.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass in diesem ersten Getriebemodus das erste Planetengetriebe 508 und das zweite Planetengetriebe 522 jeweils einen Split-Path für die Leistungsübertragung innerhalb des MIVT 515 bereitstellen. Das erste Planetengetriebe 508 kombiniert die Eingabe vom Motor 502 und die Eingabe/Ausgabe der zweiten elektrischen Maschine 505, so dass die Ausgabe des ersten Planetengetriebes 508 (d. h. die erste kombinierte Leistung) in das zweite Planetengetriebe 522 eingegeben wird. Auch das zweite Planetengetriebe 522 kombiniert die Eingabe des ersten Planetengetriebes 508 mit der Ausgabe an die Motorwelle 509, so dass die Ausgabe des zweiten Planetengetriebes 522 (d. h. die zweite kombinierte Leistung) an die Abtriebswelle 507 erfolgt.
  • Außerdem kann in diesem ersten Getriebemodus des MIVT 515 ein Null-Antrieb erzielt werden. Insbesondere kann die Kombination am zweiten Planetengetriebe 522 das Sonnenrad 524 beinhalten, das die Leistungsaufnahme vom ersten Planetengetriebe 508 empfängt, und das Hohlrad 526, das die Leistung zur Motorwelle 509 abgibt, so dass der Träger 529 der Planetenräder 528 stationär bleibt (d. h. keine Drehzahl), während das Drehmoment an der Abtriebswelle 507 erhalten bleibt. Zusätzlich kann, wie in 13 dargestellt, die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 505 im ersten Modus erhöht werden, um die Raddrehzahl des Fahrzeugs aus dem Null-Antriebs-Zustand (d. h. Kriechmodus) zu erhöhen.
  • Zusätzlich können die erste elektrische Maschine 503 und die zweite elektrische Maschine 505 in einigen Ausführungsformen gleichzeitig Strom erzeugen, wenn sie sich im Null-Antriebs-Zustand und im Kriechmodus befinden. Im Beispiel von 13 kann der NullAntriebs-Zustand beispielsweise an Punkt 596 dargestellt werden, wobei sich das Zahnrad 552 der zweiten elektrischen Maschine 505 in einer ersten Richtung dreht. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann durch Verringern der Drehzahl des Zahnrades 552 erhöht werden. In einigen Ausführungsformen kann die zweite elektrische Maschine 505 Leistung vom Null-Antriebs-Zustand (Punkt 596) bis zu dem Punkt erzeugen, an dem die Abtriebsdrehzahl des Getriebes 552 gleich Null ist (Punkt 598). Gleichzeitig kann sich die erste elektrische Maschine 503 auch im Generatormodus befinden.
  • Angenommen, die Drehzahl des Zahnrads 552 beginnt in entgegengesetzter Richtung zu drehen und steigt von dort aus an (von Punkt 598 auf Punkt 600), kann die zweite elektrische Maschine 505 in den Motormodus übergehen, so dass die zweite elektrische Maschine 505 das Zahnrad 552 mit Leistung versorgt.
  • Der zweite Getriebemodus wird durch die Linie 586 in 13 gemäß den beispielhaftem Ausführungsformen dargestellt. In dem zweiten Modus des MIVT 515 können sich die erste Kupplung 570, die dritte Kupplung 574 und die fünfte Kupplung 578 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 576, 580, 582 in ausgekuppelter Position befinden. So kann die Leistung entlang eines ersten Getriebezweigs von der Motorwelle 509 auf das erste Hohlrad 512 des ersten Planetengetriebes 508 übertragen werden. Insbesondere kann die Leistung über diesen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 über die erste Kupplung 570 und über die dritte Kupplung 574 an ein Zahnrad 534 übertragen werden. Das Zahnrad 534 ist mit einem Zahnrad 538 verzahnt, das am Hohlrad 512 befestigt ist. Dieser erste Getriebezweig kann in einigen Ausführungsformen ein einseitiger Leistungsübertragungsweg von der Motorwelle 509 zu dem Hohlrad 512 sein.
  • Zusätzlich kann in diesem zweiten Getriebemodus der zweite Getriebezweig zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und dem Zahnrad 530 im Wesentlichen derselbe sein wie oben erörtert.
  • Weiterhin kann der dritte Getriebezweig zwischen der zweiten elektrischen Maschine 505 und dem ersten Sonnenrad 510 des ersten Planetengetriebes 508 definiert sein. Insbesondere kann die Leistungsübertragung in jeder Richtung erfolgen zwischen dem ersten Sonnenrad 510 und der zweiten elektrischen Maschine 505 über doe verzahnten Zahnräder 554 und 552. Dieser dritte Getriebezweig kann eine bidirektionale Leistungsübertragung zwischen dem ersten Sonnenrad 510 und der zweiten elektrischen Maschine 505 sein, d. h. die zweite elektrische Maschine 505 kann: (a) im Motormodus arbeiten und Leistung an das Sonnenrad 510 bereitstellen; oder (b) im Generatormodus arbeiten, um mechanische Leistung zu empfangen und in elektrische Leistung umzuwandeln, die an die erste elektrische Maschine 503, das Arbeitsgerät 521 oder andere elektrische Verbraucher geliefert werden kann.
  • Zusätzlich kann ein vierter Getriebezweig zwischen dem Träger 525 der ersten Planetenräder 514 und dem Sonnenrad 524 des zweiten Planetengetriebes 522 definiert sein. Insbesondere kann die Leistung vom ersten Planetenrad 514 an ein Zahnrad 556 übertragen werden, das mit einem Zahnrad 557, mit einem Zahnrad 558 und mit einem Zahnrad 560 verzahnt ist. Das Zahnrad 560 kann mit dem Sonnenrad 524 des zweiten Planetengetriebes 522 drehbar im Eingriff stehen. Dieser vierte Getriebezweig kann eine einseitige Leistungsübertragung von dem zweiten Hohlrad 518 zu dem Sonnenrad 524 sein.
  • Ferner kann ein fünfter Getriebezweig in diesem zweiten Getriebemodus vom Hohlrad 526 des zweiten Planetengetriebes 522 bis zur Motorwelle 509 definiert sein. Dieser fünfte Getriebezweig kann wie oben erörtert in Bezug auf den ersten Getriebemodus konfiguriert sein.
  • Außerdem kann ein sechster Getriebezweig von den Planetenrädern 528 des zweiten Planetengetriebes zur Abtriebswelle 507 definiert sein. Insbesondere kann die Leistung von den Planetenrädern 528 über die Kupplung 578 an das Zahnrad 542 übertragen werden, das mit dem Zahnrad 544 verzahnt ist, das mit der Abtriebswelle 507 drehbar im Eingriff steht. Dieser sechste Getriebezweig kann ein einseitiger Übertragungsweg vom Planetengetriebe 528 zur Abtriebswelle 507 sein.
  • Unter Bezugnahme auf 13 können die erste und zweite elektrische Maschine 503, 505 gleichzeitig Strom erzeugen, wenn sich das MIVT 515 in diesem zweiten Getriebemodus befindet. Diese gleichzeitige Stromerzeugung kann auftreten, wenn die Drehzahl des Zahnrades 552 der zweiten elektrischen Maschine 505 bei der durch Punkt 602 dargestellten Drehzahl liegt und die Drehzahl des Zahnrades 552 bei Punkt 604 gegen Null sinkt. Wenn die Geschwindigkeit des Zahnrades 552 dann in die entgegengesetzte Richtung ansteigt, kann die zweite elektrische Maschine 505 in den Motormodus übergehen.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die zweite elektrische Maschine 505 in der ersten Getriebephase vom Null-Antriebs-Zustand durch den unteren Drehzahlbereich der zweiten Getriebephase (z. B. von Punkt 596 bis Punkt 604 in 13) in dem Generatormodus verbleiben kann. In einer Beispielsequenz kann sich das MIVT 515 im Null-Antriebs-Zustand befinden (bei Punkt 596) und das MIVT 515 kann im ersten Getriebemodus verbleiben, wenn die Raddrehzahl des MIVT 515 ansteigt. Bei Punkt 598 kann die zweite elektrische Maschine 505 im Generatormodus verbleiben; indem das MIVT 515 in die zweite Getriebephase (d. h. in den Punkt 602) geschaltet wird. Das MIVT 515 kann im zweiten Getriebemodus verbleiben, wenn die Abtriebsdrehzahl steigt. Dementsprechend besteht, wie in 13 dargestellt, eine ausreichende Überlappung zwischen dem ersten Getriebemodus und dem zweiten Getriebemodus, so dass die zweite elektrische Maschine 505 vom ersten Getriebemodus zum zweiten Getriebemodus kontinuierlich im Generatormodus verbleiben kann
  • Der dritte Getriebemodus (d. h. der erste Feldmodus) des MIVT 515 kann durch die Linie 588 in 13 dargestellt werden. In dem dritten Getriebemodus können sich die erste Kupplung 570, die dritte Kupplung 574 und die sechste Kupplung 580 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 576, 578, 582 in ausgekuppelter Position befinden. So kann die Leistung über einen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 an das erste Hohlrad 512 des ersten Planetengetriebes 508 übertragen werden. Insbesondere kann Leistung über diesen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 über die erste Kupplung 570 und über die dritte Kupplung 574 an ein Zahnrad 534 übertragen werden. Das Zahnrad 534 ist mit einem Zahnrad 538 verzahnt, das am Hohlrad 512 befestigt ist. Dieser erste Getriebezweig kann in einigen Ausführungsformen ein einseitiger Leistungsübertragungsweg von der Motorwelle 509 zu dem Hohlrad 512 sein.
  • Zusätzlich kann in diesem dritten Getriebemodus der zweite Getriebezweig zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und dem Zahnrad 530 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den ersten und zweiten Getriebemodus beschrieben.
  • Weiterhin kann der dritte Getriebezweig zwischen der zweiten elektrischen Maschine 505 und dem ersten Sonnenrad 510 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den zweiten Getriebemodus beschrieben.
  • Ferner kann das erste Planetengetriebe 508 Leistung des ersten Hohlrades 512 und des ersten Sonnenrades 510 kombinieren und Leistung der ersten Planetenräder 514 an die Abtriebswelle 507 abgeben. Insbesondere kann Leistung in diesem vierten Getriebezweig von den ersten Planetenrädern 514 über die sechste Kupplung 580 auf ein Zahnrad 562 übertragen werden, das mit einem Zahnrad 544 verzahnt ist. Das Zahnrad 544 kann mit der Abtriebswelle 507 drehbar in Eingriff gebracht werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die Leistungsübertragung durch das MIVT 515 das zweite Planetengetriebe 522 in diesem dritten Getriebemodus umgeht. Das heißt, die Leistung des ersten Planetengetriebes 508 wird direkt an die Abtriebswelle 507 übertragen.
  • Man wird ferner zu schätzen wissen, dass sich die zweite elektrische Maschine 505 im Generatormodus von Punkt 606 der 13 bis Punkt 608 befinden kann. Wenn sich das MIVT 515 also im zweiten Getriebemodus befindet, steigt die Abtriebsdrehzahl weiter an und die elektrische Anforderung ist noch hoch genug, dann kann das MIVT 515 vom zweiten Getriebemodus in den dritten Getriebemodus schalten (d. h. durch Einstellen der Drehzahl des Zahnrades 552 von Punkt 604 bis Punkt 606 in 13).
  • Der vierte Getriebemodus (d. h. der zweite Feldmodus) des MIVT 515 kann durch die Linie 590 in 13 dargestellt werden. In dem vierten Getriebemodus können sich die erste Kupplung 570, die vierte Kupplung 576 und die sechste Kupplung 580 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 574, 578, 582 in ausgekuppelter Position befinden. So kann Leistung über einen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 an die zweiten Planetenräder 520 des ersten Planetengetriebes 508 übertragen werden. Insbesondere kann Leistung über diesen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 über die erste Kupplung 570 und über die vierte Kupplung 576 an Zahnrad 536 übertragen werden. Das Zahnrad 536 ist mit Zahnrad 540 verzahnt, das am Träger 527 des Planetenrades 520 befestigt ist. Dieser erste Getriebezweig kann in einigen Ausführungsformen ein einseitiger Leistungsübertragungsweg von der Motorwelle 509 zu den zweiten Planetenrädern 520 sein.
  • Zusätzlich kann in diesem vierten Getriebemodus der zweite Getriebezweig zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und dem Zahnrad 530 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den ersten, zweiten und dritten Getriebemodus erörtert.
  • Weiterhin kann der dritte Getriebezweig zwischen der zweiten elektrischen Maschine 505 und dem zweiten Sonnenrad 516 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den ersten Getriebemodus erörtert.
  • Ferner kann das erste Planetengetriebe 508 Leistung der zweiten Planetenräder 520 und des zweiten Sonnenrades 516 kombinieren und Leistung des zweiten Hohlrades 518 an die Abtriebswelle 507 abgeben. In diesem vierten Getriebezweig kann Leistung insbesondere vom zweiten Hohlrad 518 über die ersten Planetenräder 514, über die sechste Kupplung 580 auf das Zahnrad 562 und schließlich an das Zahnrad 544 zum Drehen der Abtriebswelle 507 übertragen werden.
  • Der fünfte Getriebemodus (d. h. der dritte Feldmodus) des MIVT 515 kann durch die Linie 592 in 13 dargestellt werden. In dem fünften Getriebemodus können sich die erste Kupplung 570, die dritte Kupplung 574 und die siebte Kupplung 582 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 576, 578, 580 in ausgekuppelter Position befinden. So kann Leistung über einen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 an das erste Hohlrad 512 des ersten Planetengetriebes 508 ähnlich dem ersten Getriebezweig, der im ersten Getriebemodus definiert ist, übertragen werden.
  • Zusätzlich kann in diesem fünften Getriebemodus der zweite Getriebezweig zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und dem Zahnrad 530 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den ersten, zweiten und dritten Getriebemodus erörtert.
  • Weiterhin kann der dritte Getriebezweig zwischen der zweiten elektrischen Maschine 505 und dem ersten Sonnenrad 510 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den zweiten und dritten Getriebemodus erörtert.
  • Ferner kann das erste Planetengetriebe 508 Leistung des ersten Hohlrades 512 und des ersten Sonnenrades 510 kombinieren und Leistung der zweiten Planetenräder 514 an die Abtriebswelle 507 abgeben. Insbesondere kann Leistung in diesem vierten Getriebezweig von dem Träger 525 der ersten Planetenräder 514 an das Zahnrad 556 übertragen werden, das mit dem Zahnrad 557 zum Drehen der Abtriebswelle 507 verzahnt ist.
  • Der sechste Getriebemodus (d. h. der vierte Feldmodus) des MIVT 515 kann durch die Linie 594 in 13 dargestellt werden. In dem sechsten Getriebemodus können sich die erste Kupplung 570, die vierte Kupplung 576 und die siebte Kupplung 582 in gekuppelter Position und die anderen Kupplungen 572, 574, 578, 580 in ausgekuppelter Position befinden. So kann Leistung über einen ersten Getriebezweig von der Motorwelle 509 an die zweiten Planetenräder 520 des ersten Planetengetriebes 508 ähnlich dem ersten Getriebezweig, der im vierten Getriebemodus definiert ist, übertragen werden.
  • Zusätzlich kann in diesem sechsten Getriebemodus der zweite Getriebezweig zwischen der ersten elektrischen Maschine 503 und dem Zahnrad 530 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Getriebemodus erörtert.
  • Weiterhin kann der dritte Getriebezweig zwischen der zweiten elektrischen Maschine 505 und dem zweiten Sonnenrad 516 im Wesentlichen derselbe sein wie oben mit Bezugnahme auf den vierten Getriebemodus erörtert.
  • Ferner kann das erste Planetengetriebe 508 Leistung der zweiten Planetenräder 520 und des zweiten Sonnenrades 516 kombinieren und Leistung des zweiten Hohlrades 518 an die Abtriebswelle 507 abgeben. In diesem vierten Getriebezweig kann die Leistung insbesondere vom zweiten Hohlrad 518 über die ersten Planetenräder 514, über die sechste Kupplung 580 auf das Zahnrad 562 und schließlich an das Zahnrad 544 zum Drehen der Abtriebswelle 507 übertragen werden.
  • Das MIVT 515 kann auch einen oder mehrere Rückwärtsmodi beinhalten. Die Rückwärtsmodi können ähnlich den oben beschriebenen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Rückwärtsmodi sein, außer dass in jedem Modus die zweite Kupplung 572 anstelle der ersten Kupplung 570 gekuppelt wird.
  • So werden beispielsweise im erten Rückwärtsmodus die zweite Kupplung 572, die vierte Kupplung 576 und die fünfte Kupplung 578 gekuppelt und die anderen Kupplungen 570, 574, 580, 582 bleiben ausgekuppelt. Daher wird Leistung von der Motorwelle 509 über die zweite Kupplung 572 (d. h. die Umkehrkupplung) an die zweiten Planetenräder 520 des ersten Planetengetriebes 508 übertragen. Insbesondere wird Leistung von der Motorwelle 509 an das Zahnrad 530 übertragen, das mit dem Zahnrad 550 verzahnt ist, welches mit dem Zahnrad 568 verzahnt ist. Diese Leistung wird über die zweite Kupplung 572 an das Zahnrad 531 übertragen, das mit dem Zahnrad 532 verzahnt ist. Diese Leistung wird über die vierte Kupplung 576 an das Zahnrad 536, das mit dem Zahnrad 540 verzahnt ist, und schließlich an die zweiten Planetenräder 520 übertragen. Die anderen Getriebezweige können in Bezug auf den ersten Getriebemodus die gleichen sein wie oben beschrieben. Andere Umkehrgetriebemodi können ähnlich konfiguriert sein (d. h. ähnlich den nachstehend ausführlich beschriebenen Modi, nur, dass die zweite Kupplung 572 anstelle der ersten Kupplung 570 gekuppelt wird).
  • Unter Bezugnahme nun auf 14 werden einige modulare Merkmale des Antriebsstrangs 22' und des MIVT 515' ausführlich erörtert. Der Antriebsstrang 22' und das MIVT 515' von 14 können eine modulare Konfiguration aufweisen, die sich von der modularen Konfiguration des MIVT 515 in 12 unterscheidet.
  • Wie gezeigt, kann das MIVT 515' dem MIVT 515 von 12 im Wesentlichen ähnlich sein, mit Ausnahme des zweiten Planetengetriebes 522 von 12 und den zugehörigen Zahnrädern 542, 558 und 560, und die fünfte Kupplung 578 kann in der Konfiguration von 14 weggelassen werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann das MIVT 515' den dritten Modus, den vierten Modus, den fünften Modus und den sechsten Modus aufweisen. Diese Modi können jeweils dem dritten, vierten, fünften und sechsten Modus, wie oben beschrieben, entsprechen.
  • Der erste und zweite Modus (Null-Antriebs- und Kriechmodus), wie oben beschrieben, wären für das MIVT 515' von 14 nicht verfügbar. Denn das Planetengetriebe 508 kombiniert die Motorleistung des Motors 502 und des zweiten MIVP 501 wie oben erörtert. Die kombinierte Abtriebsleistung wird vom Getriebe 508 direkt an die Abtriebswelle 507 übertragen. Dies steht im Gegensatz zur Konfiguration von 12, bei der die kombinierte Abtriebsleistung des ersten Planetengetriebes 508 an das zweite Planetengetriebe 522 abgegeben wird, das die Antriebsleistung zwischen der Abtriebswelle 507 und dem Zahnrad 532 aufteilt.
  • Der modulare Aufbau des MIVT 515' von 14 sieht also nicht die Möglichkeiten der Null-Antriebs-, gleichzeitigen Stromerzeugungsfähigkeiten des MIVT 515 von 12 vor. Bei einigen Fahrzeugen und/oder Kunden muss diese Möglichkeit jedoch nicht erforderlich sein. Auch kann der modulare Aufbau von 14 kompakter sein als der von 12, da er weniger Teile beinhaltet. So kann ein erstes Arbeitsfahrzeug gebaut werden, um die modulare Konfiguration von 14 zu beinhalten und ein zweites Arbeitsfahrzeug gebaut werden, um die modulare Konfiguration von 12 zu beinhalten, abhängig von der Art der vom Fahrzeug auszuführenden Arbeiten, den Platzverhältnissen im Fahrzeug und/oder anderen Überlegungen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 15 werden weitere Ausführungsformen des MIVT 715 gemäß beispielhaften Ausführungsformen erörtert. Das MIVT 715 kann der Ausführungsform des MIVT 515 von 12 im Wesentlichen in mehreren Aspekten sehr ähnlich sein. Gemeinsame Merkmale werden daher nicht noch einmal erläutert. Auch die Komponenten in 15, die denen von 12 entsprechen, werden identifiziert, indem die entsprechenden Bezugszeichen um 200 erhöht werden.
  • Das MIVT 715 kann sich von der Ausführungsform von 12 dadurch unterscheiden, dass die Motorwelle 709 im Wesentlichen koaxial zur Mittelachse des ersten Planetengetriebes 708 liegen kann. Im Übrigen kann das MIVT 715 der Ausführungsform von 12 ähnlich sein. Das MIVT 715 kann beispielsweise die sechs Vorwärtsgetriebemodi und mindestens einen Rückwärtsgetriebemodus mit den gleichen Kupplungsmustern aufweisen, die oben in Bezug auf die Ausführungsform von 12 erörtert wurden.
  • Die Ausführungsform von 15 kann für Arbeitsfahrzeuge mit bestimmten Platzverhältnissen und/oder bestimmten Architekturen konfiguriert sein. So kann die Ausführungsform von 15 beispielsweise für Kurzstreckenarbeitsfahrzeuge nützlich sein-die den Motor 702 relativ niedrig und nach hinten in Richtung des Fahrerhauses des Arbeitsfahrzeugs angeordnet haben. Im Gegensatz dazu kann die Ausführungsform von 12 für Langstreckenarbeitsfahrzeuge nützlich sein-die Motoren 502 relativ hoch und über der Vorderachse angeordnet haben.
  • Unter Bezugnahme nun auf 16 wird eine zweite modulare Konfiguration des MIVT 715' dargestellt. Wie gezeigt, kann das MIVT 715' dem MIVT 715 von 15 im Wesentlichen ähnlich sein, mit Ausnahme des zweiten Planetengetriebes 722 von 15 und den zugehörigen Zahnrädern und die fünfte Kupplung 578 kann in der Konfiguration von 14 weggelassen werden. Somit stellt die Ausführungsform von 16 also nicht die Möglichkeiten der Null-Antriebs-, gleichzeitigen Stromerzeugungsfähigkeiten des MIVT 715 von 15 bereit. Wie oben in Bezug auf 14 erläutert, ist diese Fähigkeit jedoch für einige Fahrzeuge nicht erforderlich. Weiterhin kann das MIVT 715' von 16 kompakter sein als das MIVT 715 von 15. Dementsprechend kann das MIVT 715' von 16 in einem Fahrzeug mit besonderen Platzeinschränkungen nützlich sein.
  • Unter Bezugnahme nun auf 17-20 wird die vorliegende Offenbarung gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen erörtert. Diese Ausführungsformen können den oben genannten und/oder den in den 1-16 dargestellten Ausführungsformen entsprechen. Es sollte beachtet werden, dass die in den 17-20 gezeigte schematische Darstellung des Antriebsstrangs aus Gründen der Übersichtlichkeit beispielhafte Implementierungen in vereinfachter Form darstellen und somit nicht alle den dargestellten Antriebssträngen zugeordneten Komponenten darstellen kann.
  • Wie im Folgenden erörtert wird, sieht der Antriebsstrang der vorliegenden Offenbarung ein stufenloses Multimode-Getriebe (IVT) vor, das Leistung und Drehmoment eines Motors (z. B. eines Dieselmotors) und einer IVP an eine oder mehrere Abtriebswellen überträgt. In einigen Ausführungsformen kann das IVT mehrere Getriebemodi aufweisen. Mindestens ein Modus kann ein serieller Modus und mindestens ein anderer Modus kann ein Split-Path-Modus sein.
  • Das IVT kann konfiguriert sein, im Wesentlichen nahtlos zwischen den verschiedenen Modi zu schalten. Das IVT kann gewissermaßen konfiguriert sein, kontinuierlich Drehmoment von einem einrückbaren Getriebeelement an ein anderes zu übertragen, um zwischen den verschiedenen Getriebemodi zu schalten. Insbesondere kann das IVT in einigen Ausführungsformen verschiedene einrückbare Getriebeelemente beinhalten (z. B. Kupplungen, Synchronisiervorrichtungen, Manschetten usw.). Die einrückbaren Getriebeelemente können unterschiedliche Anordnungen für die verschiedenen Getriebemodi aufweisen: einige der Elemente können eingerückt sein, während andere für einen bestimmten Getriebemodus ausgerückt sein können, und die Anordnung der eingerückten und ausgerückten Elemente kann für die verschiedenen Getriebemodi unterschiedlich sein. Während eines Schaltvorgangs zwischen den Getriebemodi kann ein eingerücktes Element ausrücken, während ein anderes einrückt, um einen Schaltvorgang zwischen den Getriebemodi abzuschließen. Wenn sich das ausgerückte Element in Richtung der eingerückten Position bewegt, können sich seine Komponenten bereits mit ungefähr der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. So können die Komponenten nahtlos in Eingriff stehen, um den Schaltvorgang abzuschließen. Somit kann der Schaltvorgang für den Fahrzeugführer unauffällig sein. Auch die Belastungen der Getriebekomponenten können relativ gering sein. Dieses nahtlose Schalten kann auch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöhen.
  • Zusätzlich kann das IVT kompakt gepackt sein. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen mehrere Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle gelagert sein, um den Antriebsstrang kompakter zu gestalten. Außerdem kann ein Zahnrad in einem Getriebemodus als Antriebsrad und in einem anderen Getriebemodus als Laufrad fungieren und somit kann diese alternative Funktionalität das IVT relativ kompakt machen. Das IVT kann auch verschiedene Layouts aufweisen, die dem verfügbaren Platz im Fahrzeug entsprechen.
  • Darüber hinaus kann das IVT der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen ähnliche Teile zur Verwendung an zwei verschiedenen Stellen innerhalb der Anordnung enthalten. Beispielsweise können die beiden verschiedenen Zahnräder an zwei verschiedenen Stellen in das IVT eingebaut werden und je nach aktuellem Getriebemodus alternativ eingesetzt werden. Diese Zahnräder können die gleiche Anzahl an Zähnen und/oder andere Abmessungen beinhalten. Die Ähnlichkeit dieser Zahnräder kann die Fertigungseffizienz bei der Herstellung des Antriebsstrangs der vorliegenden Offenbarung erhöhen.
  • Die in 17 dargestellte beispielhafte Ausführungsform wird nun ausführlich erörtert. Wie in 17 dargestellt, kann ein Antriebsstrang 22 einen Motor 802, wie etwa einen Verbrennungsmotor, beinhalten. Der Motor 802 kann eine Motorwelle 809 direkt mit mechanischer Leistung versorgen.
  • Der Antriebsstrang 22 kann zusätzlich eine stufenlos einstellbare Energie-(IVP-)Quelle 801 beinhalten, die mindestens eine IVP-Maschine beinhalten kann. Wie in der Ausführungsform dargestellt, kann die IVP 801 eine erste IVP 804 und eine zweite IVP 806 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die erste IVP 804 eine erste elektrische Maschine 803 und die zweite IVP 806 eine zweite elektrische Maschine 805 umfassen. Obwohl nicht spezifisch dargestellt, wird man zu schätzen wissen, dass die ersten und zweiten elektrischen Maschinen 803, 805 elektrisch verbunden sein können, so dass eine davon Strom erzeugen und die andere mit Strom versorgen kann.
  • Der Antriebsstrang 22 kann ferner ein stufenloses Multimode-Getriebe (MIVT) beinhalten, das im Allgemeinen bei 815 angezeigt wird. Wie ersichtlich sein wird, kann das MIVT 815 ein oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale beinhalten, wie etwa die in der Ausführungsform von 5. Das MIVT 815 kann, wie nachstehend ausführlicher erörtert, mechanische Leistung zwischen dem Motor 802, der ersten elektrischen Maschine 803 und der zweiten elektrischen Maschine 805 übertragen. Das MIVT 815 kann auch Leistung auf eine erste Abtriebswelle 816 übertragen. In einigen Ausführungsformen kann die erste Abtriebswelle 816 eine Achse sein, die sich dreht, um letztlich die Räder des Fahrzeugs anzutreiben (z. B. die Räder des Traktors von 1).
  • Das MIVT 815 kann mehrere Modi aufweisen. Je nach dem aktuellen Getriebemodus des MIVT 815 kann die Leistung über das MIVT 815 auf verschiedenen Wegen übertragen werden.
  • Das MIVT 815 kann einen Variator 818 beinhalten. Wie im Folgenden erörtert wird, kann der Variator 818 an den Motor 802, die erste elektrische Maschine 803 und die zweite elektrische Maschine 805 funktionsfähig befestigt sein. Abhängig von dem aktuellen Modus des MIVT 815 kann der Variator 818 Leistung von einer oder mehreren dieser Komponenten abgeben.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Variator 818 ein zusammengesetztes Planetengetriebe beinhalten, wie etwa ein Doppel-Planetengetriebe 820, das mit dem Motor 802, der ersten elektrischen Maschine 803 und der zweiten elektrischen Maschine 805 funktionsfähig verbunden ist. Wie im Folgenden ausführlich erörtert, kann der Variator 818 in einigen Modi Leistung vom Motor 802 und mindestens einer der ersten und zweiten elektrischen Maschinen 803, 805 kombinieren. Diese kombinierte Leistung kann schließlich an die erste Abtriebswelle 816 abgegeben werden (d. h. Split-Path-Modus). Außerdem kann der Variator 818 in einigen Modi Leistung, die nur von entweder dem Motor 802, der ersten elektrischen Maschine 803 oder der zweiten elektrischen Maschine 805 geliefert wird, an die ersten und/oder zweiten elektrischen Maschinen 803, 805 (d. h. serieller Modus) übertragen.
  • Das Doppel-Planetengetriebe 820 kann mehrere Getriebekomponenten beinhalten. Das Doppel-Planetengetriebe kann beispielsweise ein erstes Sonnenrad 810, ein erstes Hohlrad 812, mehrere erste Planetenräder 814 mit zugehörigem Träger 825, ein zweites Sonnenrad 816, ein zweites Hohlrad 818 und mehrere zweite Planetenräder 820 mit zugehörigem Träger 827 beinhalten. In einigen Ausführungsformen können das erste Sonnenrad 822, das erste Hohlrad 824 und die ersten Planetenräder 826 gemeinsam einen sogenannten „LO-Zahnradsatz“ des Doppel-Planetengetriebes 820 und das zweite Sonnenrad 830, das zweite Hohlrad 832 und die zweiten Planetenräder 834 können gemeinsam einen sogenannten „HI-Zahnradsatz“ des Doppel-Planetengetriebes 820 umfassen. Auch kann das erste Hohlrad 824 in einigen Ausführungsformen direkt mit dem Träger 836 des zweiten Planetenrades 834 drehbar in Eingriff gebracht werden. Das Doppel-Planetengetriebe 820 kann in einigen Ausführungsformen auch dem Doppel-Planetengetriebe 100 von 5 entsprechen.
  • Das MIVT 815 kann auch mehrere weitere Getriebekomponenten (z. B. Zahnräder, Wellen, Kupplungen, Synchronisiervorrichtungen usw.) beinhalten, die mit dem Doppel-Planetengetriebe 820 funktionsfähig verbunden sind und die konfiguriert sind, Leistung zwischen dem Motor 802, der ersten elektrischen Maschine 803, der zweiten elektrischen Maschine 805 und schließlich der Abtriebswelle 816 zu übertragen. Es kann eine Reihe von Getrieben, Wellen, Kupplungen, Synchronisiervorrichtungen usw. beinhalten, die in verschiedenen Getrieben zur Leistungsübertragung in den verschiedenen Modi des MIVT 815 angeordnet sind.
  • Einige dieser Komponenten (z. B. Kupplungen, Synchronisiervorrichtungen, Manschetten usw.) können zum selektiven Schalten des MIVT 815 zwischen den verschiedenen Modi verwendet werden. Das MIVT 815 kann beispielsweise eine Vorwärtskupplung 846, eine Rückwärtskupplung 848, eine erste Kupplung 850, eine zweite Kupplung 838, eine dritte Kupplung 840, eine vierte Kupplung 842, eine fünfte Kupplung 844 und eine Synchronisiervorrichtung 852 beinhalten. Diese Komponenten werden zusammenfassend als „einrückbare Getriebeelemente“ bezeichnet und sind im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 853 gekennzeichnet. Jedes der einrückbaren Getriebeelemente 853 kann unabhängig voneinander zwischen einer eingerückten Position (d. h. erregten, gekuppelten oder geschlossenen Position) und alternativ einer ausgerückten Position (d. h. nicht erregten, ausgekuppelten oder offenen Position usw.) schalten.
  • Das MIVT 815 kann Leistung auf einem Weg übertragen, der vom aktuellen Modus des MIVT 815 abhängt. Für jeden Getriebemodus kann eine vorbestimmte Teilmenge der einrückbaren Getriebeelemente 853 eingerückt werden, während die anderen ausgerückt sind. Auf diese Weise kann das MIVT 815 auf vielfältige Weise mit Leistung versorgt werden, um die mechanischen und elektrischen Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Vorwärtskupplung 846, die Rückwärtskupplung 848 und die erste Kupplung 850 Teil einer Umkehranordnung 854 des MIVT 815 sein. Die Umkehranordnung 854 kann auch mehrere Zahnräder und Wellen beinhalten. Dementsprechend kann die Umkehranordnung 854 in einigen Ausführungsformen mehrere Zahnräder beinhalten, wie etwa Stirnräder, die in einem oder mehreren Getriebezügen angeordnet sind. In weiteren Ausführungsformen, wie etwa der Ausführungsform von 5, kann die Umkehranordnung ein Planetengetriebe, wie etwa das Planetengetriebe 98, und eine oder mehrere Kupplungen (z. B. Kupplung 112 und Kupplung 114) umfassen.
  • Unter Bezugnahme auf 17, kann die Umkehranordnung 854 konfiguriert sein, Leistung zwischen dem Motor 802, der ersten elektrischen Maschine 803, der zweiten elektrischen Maschine 805 und dem Variator 818 zu leiten. In einigen Ausführungsformen kann die Umkehranordnung 854 für einen selektiven Leistungsfluss konfiguriert sein, der das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts antreibt. In einigen Ausführungsformen kann die Umkehranordnung 854 ferner während eines seriellen Modus (z. B. eines seriellen Kriechmodus) für das MIVT 815, wie im Folgenden erörtert wird, eingesetzt werden.
  • Auch können in einigen Ausführungsformen die zweite, dritte, vierte und fünfte Kupplung 838, 840, 842, 844 und die Synchronisiervorrichtung 852 Teil eines Getriebes 819 (d. h. eines Bereichsgetriebes) des MIVT 815 sein. Das Getriebe 819 kann verschiedene Wellen und Zahnräder (z. B. Stirnräder, Kegelräder usw.) beinhalten, die in einem oder mehreren Getriebzügen angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann das Getriebe 819 die Leistungsabgabe vom Variator 818 empfangen und die Leistung der Abtriebswelle 816 zuführen.
  • Die mehreren Modi des MIVT 815 werden nun erörtert. Verschiedene Wellen und Zahnräder und Details über die einrückbaren Getriebeelemente 853 werden in Bezug auf die verschiedenen Getriebemodi und in der Erläuterung des Leistungsflusses durch das MIVT 815 erörtert. Die Vorwärtsmodi werden zunächst ausführlich beschrieben, genau wie die Rückwärtsmodi.
  • Das MIVT 815 kann einen ersten Getriebemodus beinhalten. Im ersten Getriebemodus können sich die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die Synchronisiervorrichtung 850, 838, 852 in der eingerückten Position befinden, während sich die anderen zuschaltbaren Getriebeelemente 853 in der ausgerückten Position befinden können. Der erste Getriebemodus kann in einigen Ausführungsformen ein serieller Modus (z. B. ein serieller elektrischer Modus) sein.
  • Im ersten Getriebemodus kann die Leistung des Motors 802 der Motorwelle 809 zugeführt und an ein erstes Zahnrad 856 übertragen werden. Diese Motorleistung kann dann auf ein zweites Zahnrad 858 übertragen werden, das direkt mit einer Welle der ersten elektrischen Maschine 803 im Eingriff ist. Dementsprechend kann der Motor 802 in einigen Ausführungsformen die erste elektrische Maschine 803 antreiben. Die erste elektrische Maschine 803 kann wiederum als Generator arbeiten und die zweite elektrische Maschine 805 unter bestimmten Bedingungen mit elektrischer Leistung versorgen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das erste Zahnrad 856 auch mit einem Zapfwellengetriebezug 857 zur Leistungsübertragung vom Motor 802 und/oder der ersten elektrischen Maschine 803 an eine zweite Abtriebswelle 817 verzahnt sein. Die zweite Abtriebswelle 817 kann verwendet werden, um letztendlich Off-Board-Leistung beispielsweise an ein Fahrzeug oder Arbeitsgerät zu liefern, das vom Traktor von 1 gezogen wird. Die zweite Abtriebswelle 817 kann als Zapfwelle bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Arbeitsgerät (z. B. eine Sämaschine usw.) von der zweiten Abtriebswelle 817 angetrieben werden.
  • Der Zapfwellengetriebezug 857 kann ein erstes Zapfwellenzahnrad 859 beinhalten, das mit dem ersten Zahnrad 856 und einem zweiten Zapfwellenzahnrad 861 verzahnt ist. Das zweite Zapfwellenzahnrad 861 kann direkt mit einem koaxialen dritten Zapfwellenzahnrad 863 im Eingriff sein. Das dritte Zapfwellenzahnrad 863 kann mit einem vierten Zapfwellenzahnrad 865 verzahnt sein. Das vierte Zapfwellenzahnrad 865 kann an der zweiten Abtriebswelle 817 befestigt sein. Dementsprechend kann die Leistung des Motors 802 und/oder der ersten elektrischen Maschine 803 über das Zapfwellengetriebe 857 an die zweite Abtriebswelle 817 fließen.
  • Zusätzlich kann die zweite elektrische Maschine 805 in diesem ersten Getriebemodus mechanische Leistung zum Antrieb eines dritten Zahnrades 860 abgeben. Das dritte Zahnrad 860 kann mit einem vierten Zahnrad 862 und einem fünften Zahnrad 864 verzahnt sein. Eine Komponente (z. B. eine Reibscheibe usw.) der ersten Kupplung 850 kann direkt mit dem vierten Zahnrad 862 eingegriffen sein. Eine weitere Komponente (z. B. eine gegenüberliegende Reibungsplatte usw.) der ersten Kupplung 850 kann direkt mit einer ersten Welle 866 eingerückt sein. Ein sechstes Zahnrad 868 kann auch auf der ersten Welle 866 befestigt und gelagert werden. Das sechste Zahnrad 868 kann mit einem siebten Zahnrad 870 verzahnt sein, das fest auf einer zweiten Welle 872 gelagert ist. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Welle 872 hohl sein und die Motorwelle 809 aufnehmen. Die zweite Welle 872 kann direkt mit dem fünften Zahnrad 864 sowie dem ersten Sonnenrad 822, dem zweiten Sonnenrad 830 und dem Träger 836 der zweiten Planetenräder 834 im Eingriff sein.
  • Dementsprechend kann im ersten Getriebemodus die mechanische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 805 an das dritte Zahnrad 860 abgegeben und zwischen dem vierten Zahnrad 862 und dem fünften Zahnrad 864 aufgeteilt werden. So kann das erste Sonnenrad 822 (über das fünfte Zahnrad 864 und die zweite Welle 872) und das erste Hohlrad 824 (über das vierte Zahnrad 862, die erste Kupplung 850, die erste Welle 866, das sechste Zahnrad 868, das siebte Zahnrad 870, die zweite Welle 872 und den Träger 836) mit Strom versorgt werden. Diese Leistung kann sich an den ersten Planetenrädern 826 erneut kombinieren.
  • Die ersten Planetenräder 826 können diese neu kombinierte Leistung über den Träger 828 an ein achtes Zahnrad 874 abgeben. Das achte Zahnrad 874 kann mit einem neunten Zahnrad 876 verzahnt sein. Das neunte Zahnrad 876 kann koaxial und drehbar auf einer dritten Welle 878 gelagert sein. Eine Komponente der zweiten Kupplung 838 kann direkt mit dem neunten Zahnrad 876 und eine weitere Komponente der zweiten Kupplung 838 kann direkt mit der dritten Welle 878 im Eingriff sein. Außerdem kann die Synchronisiervorrichtung 852 in der eingerückten Position selektiv ein zehntes Zahnrad 880 mit der dritten Welle 878 in Eingriff bringen. Das zehnte Zahnrad 880 kann auch mit einem elften Zahnrad 882 verzahnt sein. Das elfte Zahnrad 882 kann an der ersten Abtriebswelle 816 befestigt sein. Dementsprechend kann die neu kombinierte Leistung (von der zweiten elektrischen Maschine 805 über den Variator 818 bereitgestellt) vom Träger 828 zum achten Zahnrad 874, zum neunten Zahnrad 876, entlang der dritten Welle 878 (über die zweite Kupplung 838 und die Synchronisiervorrichtung 852) zum zehnten Zahnrad 880, zum elften Zahnrad 882 und zur Abtriebswelle 816 fließen. Wie oben erwähnt, kann diese Leistung an die Räder des Fahrzeugs abgegeben werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann mindestens eine Bremse 884 auf der ersten Abtriebswelle 816 zum selektiven Abbremsen der ersten Abtriebswelle 816 funktionsfähig montiert sein. Außerdem kann eine Vorderachskupplung 886 auf der ersten Abtriebswelle 816 funktionsfähig montiert sein, um die Räder einer Vorderachse des Fahrzeugs selektiv mit Leistung zu versorgen.
  • In einem zweiten Getriebemodus des MIVT 815 können sich die Vorwärtskupplung 846, die zweite Kupplung 838 und die Synchronisiervorrichtung 852 in der eingerückten Position befinden, während sich die anderen einrückbaren Getriebeelemente 853 in der ausgerückten Position befinden können. Dieser Modus kann ein Split-Path-Modus sein.
  • Leistung von dem Motor 802 und der Motorwelle 809 kann über die Vorwärtskupplung 846 an die zweite Welle 872 übertragen werden, um das Hohlrad 824 des Variators 818 anzutreiben. Die Motorwelle 809 kann auch die erste elektrische Maschine 803 (über das erste und zweite Zahnrad 856, 858) mit Strom versorgen. Außerdem kann in diesem zweiten Getriebemodus die mechanische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 805 (über die Getriebe 860, 864 und Welle 872) zum Sonnenrad 822 des Variators 818 fließen.
  • Infolgedessen kann Leistung von dem Motors 802 und der zweiten elektrischen Maschine 805 an den Planetenrädern 826 und dem Träger 828 des Variators 818 summiert werden. Wie oben erläutert, kann diese Leistung auf die erste Abtriebswelle 816 (über das achte Zahnrad 874, das neunte Zahnrad 876, die dritte Welle 878, die zweite Kupplung 838, die Synchronisiervorrichtung 852, das zehnte Zahnrad 880 und das elfte Zahnrad 882) fließen.
  • In einem dritten Getriebemodus des MIVT 815 können die Vorwärtskupplung 846, die dritte Kupplung 840 und die Synchronisiervorrichtung 852 im Eingriff stehen und die anderen einrückbaren Getriebeelemente 853 können sich in der ausgerückten Position befinden. Dieser Modus kann ein Split-Path-Modus sein.
  • Leistung von dem Motor 802 und der Motorwelle 809 kann über die Vorwärtskupplung 846 an die zweite Welle 872 übertragen werden, um den Träger 836 und die zugehörigen Planetenräder 834 anzutreiben. Die Motorwelle 809 kann auch die erste elektrische Maschine 803 (über das erste und zweite Zahnrad 856, 858) mit Strom versorgen. Außerdem kann in diesem dritten Getriebemodus die mechanische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 805 (über die Getriebe 860, 864 und Welle 872) zum Sonnenrad 830 des Variators 818 fließen.
  • Infolgedessen kann Leistung von dem Motor 802 und der zweiten elektrischen Maschine 805 an dem Hohlrad 832 und dem Träger 828 des Variators 818 summiert werden. Ein zwölftes Zahnrad 888 kann direkt mit dem zweiten Hohlrad 832 und das zwölfte Zahnrad 888 mit einem dreizehnten Zahnrad 890 im Eingriff stehen. Eine Komponente der dritten Kupplung 840 kann direkt mit dem dreizehnten Zahnrad 890 und eine weitere Komponente der dritten Kupplung 840 mit der dritten Welle 878 im Eingriff stehen. Dementsprechend kann bei eingerückter dritter Kupplung 840 Leistung vom dreizehnten Zahnrad 890 an das zehnte Zahnrad 880 und über die Synchronisiervirrichtung 852 an die Abtriebswelle 816 übertragen werden.
  • In einem vierten Getriebemodus des MIVT 815 können die Vorwärtskupplung 846, die zweite Kupplung 838 und die vierte Kupplung 842 im Eingriff stehen, während sich die anderen einrückbaren Getriebeelemente 853 in der ausgerückten Position befinden können. Dieser Modus kann ein Split-Path-Modus sein.
  • Leistung von dem Motor 802 und der Motorwelle 809 kann über die Vorwärtskupplung 846 an die zweite Welle 872 übertragen werden, um das erste Hohlrad 824 des Variators 818 anzutreiben. Die Motorwelle 809 kann auch die erste elektrische Maschine 803 (über das erste und zweite Zahnrad 856, 858) mit Strom versorgen. Außerdem kann in diesem vierten Getriebemodus die mechanische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 805 (über die Zahnräder 860, 864 und Welle 872) zum ersten Sonnenrad 822 des Variators 818 fließen.
  • Infolgedessen kann Leistung des Motors 802 und der zweiten elektrischen Maschine 805 an den Planetenrädern 826 des Variators 818 und des zugeordneten Trägers 828 summiert werden. Diese Leistung kann zum achten Zahnrad 874, neunten Zahnrad 876 und durch die zweite Kupplung 838 zur dritten Welle 878 fließen, um das neunte Zahnrad 876 zu drehen. Das neunte Zahnrad kann mit einem vierzehnten Zahnrad 892 verzahnt sein. Eine Komponente der vierten Kupplung 842 kann direkt mit dem vierzehnten Zahnrad 892 verbunden sein. Eine weitere Komponente der vierten Kupplung 842 kann direkt mit der Abtriebswelle 816 verbunden sein. Wenn die vierte Kupplung 842 in diesem vierten Getriebemodus eingerückt ist, kann Leistung letztendlich vom vierzehnten Zahnrad 892 an die Abtriebswelle 816 übertragen werden.
  • In einem fünften Getriebemodus des MIVT 815 können die Vorwärtskupplung 846, die dritte Kupplung 840 und die fünfte Kupplung 844 im Eingriff stehen und die anderen einrückbaren Getriebeelemente 853 können sich in der ausgerückten Position befinden. Dieser Modus kann ein Split-Path-Modus sein.
  • Leistung von dem Motor 802 und der Motorwelle 809 kann über die Vorwärtskupplung 846 an die zweite Welle 872 übertragen werden, um den Träger 836 und die zugehörigen Planetenräder 834 anzutreiben. Die Motorwelle 809 kann auch die erste elektrische Maschine 803 (über das erste und zweite Zahnrad 856, 858) mit Strom versorgen. Außerdem kann in diesem fünften Getriebemodus mechanische Leistung der zweiten elektrischen Maschine 805 zum Sonnenrad 830 des Variators 818 fließen.
  • Infolgedessen kann Leistung von dem Motor 802 und der zweiten elektrischen Maschine 805 an dem Hohlrad 832 und dem Träger 828 des Variators 818 summiert werden. Diese Leistung kann an das zwölfte Zahnrad 888 und das dreizehnte Zahnrad 890 übertragen werden. Das dreizehnte Zahnrad 890 kann mit einem fünfzehnten Zahnrad 894 verzahnt sein. Eine Komponente der fünften Kupplung 844 kann direkt mit dem fünfzehnten Zahnrad 894 verbunden werden. Eine weitere Komponente der fünften Kupplung 844 kann direkt mit der Abtriebswelle 816 verbunden werden. Wenn die fünfte Kupplung 844 dementsprechend in diesem fünften Getriebemodus eingerückt ist, kann Leistung letztendlich vom fünfzehnten Zahnrad 894 an die Abtriebswelle 816 übertragen werden.
  • Das MIVT 815 kann auch einen oder mehrere Rückwärtsmodi aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Rückwärtsmodus wie oben erörtert ähnlich dem zweiten, dritten, vierten und fünften Modus bereitgestellt werden, mit der Ausnahme, dass die Rückwärtskupplung 848 anstelle der Vorwärtskupplung 846 im Eingriff sein kann.
  • So können in einem Rückwärtsmodus (entsprechend dem oben beschriebenen zweiten Getriebemodus) die Rückwärtskupplung 848, die zweite Kupplung 838 und die Synchronisiervorrichtung 852 eingerückt und die anderen zuschaltbaren Getriebeelemente 853 ausgerückt sein. Dementsprechend kann Leistung von dem Motor 802 und der Motorwelle 809 ein sechzehntes Zahnrad 896 drehen. Das sechzehnte Zahnrad 896 kann mit einem siebzehnten Zahnrad 898 und das siebzehnte Zahnrad 898 mit einem achtzehnten Zahnrad 899 verzahnt sein. Eine Komponente der Rückwärtskupplung 848 kann direkt mit dem achtzehnten Zahnrad 899 eingerückt sein. Eine weitere Komponente der Rückwärtskupplung 848 kann direkt mit dem sechzehnten Zahnrad 868 eingerückt sein. So kann bei eingerückter Rückwärtskupplung 848 Leistung vom Motor 802 zum sechsten Zahnrad 868, zum siebten Zahnrad 870 und zum Hohlrad 824 (über den Träger 836) fließen. Der Leistungsfluss von der zweiten elektrischen Maschine 805 in den Variator 818 und vom Variator 818 zur Abtriebswelle 816 kann, wie oben beschrieben, in Bezug auf den zweiten Getriebemodus im Wesentlichen ähnlich sein.
  • Schaltvorgänge zwischen diesen verschiedenen Modi können im Wesentlichen nahtlos erfolgen. Wenn beispielsweise ein einrückbares Getriebeelement 853 ausrückt, kann ein anderes einrückbares Getriebeelement 853 einrücken, ohne dass die relativen Drehzahlen zwischen den Komponenten geändert werden müssen.
  • Beim Schalten vom ersten (seriellen Kriech-)Modus in den zweiten (Split-Path-Feld)Modus kann die erste Kupplung 850 ausrücken und die Vorwärtskupplung 846 einrücken. Kurz bevor die Vorwärtskupplung 846 einrückt, kann die zweite Welle 872 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotieren wie die Motorwelle 809. (An diesem Punkt fließt die Leistung über die eingerückte erste Kupplung 850 zur zweiten Welle 872.) Da die zweite Welle 872 und die Motorwelle 809 im Wesentlichen synchron sind, kann die Vorwärtskupplung 846 nahtlos einrücken (und die erste Kupplung 850 ausrücken), um den Schaltvorgang von dem ersten in den zweiten Modus abzuschließen.
  • Beim Schalten vom zweiten in den dritten Modus kann die zweite Kupplung 838 ausrücken und die dritte Kupplung 840 einrücken. Kurz bevor die dritte Kupplung 840 einrückt, kann sich das dreizehnte Zahnrad 890 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die dritte Welle 878 drehen. (An diesem Punkt fließt Leistung über das Hohlrad 832 des Variators 818 an das dreizehnte Zahnrad 890 und über die eingerückte zweite Kupplung 838 in die dritte Welle 878.) Da das dreizehnte Zahnrad 890 und die dritte Welle 878 im Wesentlichen synchron sind, kann die dritte Kupplung 840 nahtlos einrücken (und die zweite Kupplung 838 kann ausrücken), um den Schaltvorgang vom zweiten in den dritten Modus abzuschließen.
  • Beim Schalten vom dritten in den vierten Modus können die dritte Kupplung 840 und die Synchronisiervorrichtung 852 ausrücken, die zweite Kupplung 838 und auch die vierte Kupplung 842 einrücken. In einigen Ausführungsformen kann die vierte Kupplung 842 kurz nach dem Eingriff der zweiten Kupplung 838 einrücken. Unmittelbar bevor die zweite Kupplung 838 einrückt, kann sich das neunte Zahnrad 876 und die dritte Welle 878 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. (An diesem Punkt fließt Leistung über den Träger 828 des Variators 818 an das neunte Zahnrad 876 und über die dritte Kupplung 840 an die dritte Welle 878.) Kurz vor dem Eingriff der vierten Kupplung 842 können außerdem das vierzehnte Zahnrad 892 und die Abtriebswelle 816 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. (An diesem Punkt fließt Leistung über die zweite Kupplung 838 an das vierzehnte Zahnrad 892 und über die dritte Kupplung 840 und die Synchronisiervorrichtung 852 an die Abtriebswelle 816.) Da das neunte Zahnrad 876 und die dritte Welle 878 im Wesentlichen synchron sind und das vierzehnte Zahnrad 892 und die Abtriebswelle 816 im Wesentlichen synchron sind, können die zweite und vierte Kupplung 838, 842 nahtlos einrücken (und die dritte Kupplung 840 und die Synchronisiervorrichtung 852 können ausrücken), um den Schaltvorgang vom dritten in den vierten Modus abzuschließen.
  • Zusätzlich können beim Schalten vom vierten in den fünften Modus die zweite Kupplung 838 und die vierte Kupplung 842 ausrücken und die dritte Kupplung 840 und die fünfte Kupplung 844 können ebenfalls einrücken. In einigen Ausführungsformen kann die fünfte Kupplung 844 kurz nach dem Eingriff der dritten Kupplung 840 einrücken. Kurz bevor die dritte Kupplung 840 einrückt, kann sich das dreizehnte Zahnrad 890 und die dritte Welle 878 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. (An diesem Punkt fließt Leistung über das Hohlrad 832 des Variators 818 an das dreizehnte Zahnrad 890 und an die dritte Welle 878 über die dritte Kupplung 840.) Kurz vor dem Eingriff der fünften Kupplung 844 können außerdem das fünfzehnte Zahnrad 894 und die Abtriebswelle 816 mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. (An diesem Punkt fließt Leistung über die dritte Kupplung 840 an das fünfzehnte Zahnrad 894 und über die vierte Kupplung 842 an die Abtriebswelle 816.) Da das dreizehnte Zahnrad 890 und die dritte Welle 878 im Wesentlichen synchron sind und das fünfzehnte Zahnrad 894 und die Abtriebswelle 816 im Wesentlichen synchron sind, können die dritte und fünfte Kupplung 840, 844 nahtlos einrücken (und die zweite und vierte Kupplung 838, 842 können ausrücken), um den Schaltvorgang vom vierten in den fünften Modus abzuschließen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Schaubild von 6 zwei oder mehr Getriebemodi des IVT 815 darstellen. Die Linie 150 kann den ersten Modus (Kriechmodus), die Linie 152 den zweiten Modus und die Linie 154 den dritten Modus darstellen. In einigen Ausführungsformen kann der Schnittpunkt der Linien 150 und 152 die Bedingungen darstellen, unter denen das IVT 815 nahtlos zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus schaltet. Ebenso kann der Schnittpunkt der Linie 152 und der Linie 154 die Bedingungen darstellen, unter denen das IVT 815 nahtlos zwischen dem zweiten Modus und dem dritten Modus schaltet.
  • Es versteht sich, dass das oben beschriebene nahtlose Schalten auch bei Schaltmodi in die entgegengesetzte Richtung erfolgen kann. Das MIVT 815 kann beispielsweise vom fünften in den vierten Modus schalten, und zwar in einer Weise, die dem oben beschriebenen Schaltvorgang vom vierten in den fünften Modus entgegengesetzt ist. Ebenso können die Schaltvorgänge vom vierten Modus in den dritten Modus, vom dritten Modus in den zweiten Modus und vom zweiten Modus in den ersten Modus entgegengesetzt zu den obigen Beschreibungen erfolgen.
  • Das IVT 815 kann verschiedene Vorteile bieten. Beispielsweise kann das nahtlose Schalten die Fahrqualität und die Kraftstoffeffizienz verbessern. Auch die Belastung der Getriebekomponenten kann durch das nahtlose Schalten reduziert werden.
  • Außerdem kann das IVT 815 relativ kompakt sein. Die Motorwelle 809 kann beispielsweise koaxial zur zweiten Welle 872 liegen, um die Größe des IVT 815 zu reduzieren. Auch können die Vorwärtskupplung 846 und der Variator 818 koaxial zur Motorwelle 809 liegen. Die erste Kupplung 850 und die Rückwärtskupplung 848 können auch auf der gleichen Welle (d. h. der ersten Welle 866) funktionsfähig montiert werden. Ebenso können die zweite Kupplung 838 und die dritte Kupplung 840 auf der gleichen Welle (d. h. der dritten Welle 878) montiert werden. Gleichermaßen können die vierte Kupplung 842 und die fünfte Kupplung 844 auf der gleichen Welle (d. h. der Abtriebswelle 816) montiert werden, was das IVT 815 relativ kompakt macht.
  • Zusätzlich kann die Funktion einiger Komponenten je nach aktuellem Getriebemodus unterschiedlich sein. Das neunte Zahnrad 876 kann beispielsweise als Zugzahnrad zum Drehen der Welle 878 im ersten und zweiten Getriebemodus verwendet werden, das neunte Zahnrad 876 kann jedoch als Laufrad im vierten Getriebemodus zum Drehen des nachgeschalteten vierzehnten Zahnrades 892 arbeiten. Ebenso kann das dreizehnte Zahnrad 890 als Zugzahnrad arbeiten, um die dritte Welle 878 im dritten Modus zu drehen; das dreizehnte Zahnrad kann jedoch als Laufrad im fünften Modus zum Drehen des nachgelagerten fünfzehnten Zahnrades 894 arbeiten. Aus diesen Gründen kann das IVT 815 relativ kompakt und effizient sein.
  • Außerdem kann das IVT 815 mehrere Zahnräder beinhalten, die gemeinsame Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann das achte Zahnrad 874 in einigen Ausführungsformen dem zwölften Zahnrad 888 im Wesentlichen ähnlich sein. In einigen Ausführungsformen können das achte Zahnrad 874 und das zwölfte Zahnrad 888 die gleiche Anzahl an Zähnen, den gleichen Durchmesser und/oder andere ähnliche Merkmale aufweisen. Auch das neunte Zahnrad 876 und das dreizehnte Zahnrad 890 können in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen ähnlich sein. Ferner können das vierzehnte Zahnrad 892 und das fünfzehnte Zahnrad 894 in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen ähnlich sein. Diese Teileredundanzen können eine effiziente Fertigung des IVT 815 ermöglichen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 18 und 19 wird das MIVT 915 gemäß weiteren Ausführungsformen beschrieben. Das MIVT 915 kann dem MIVT 815 von 17 im Wesentlichen ähnlich sein, außer wie unten dargestellt und beschrieben. Komponenten des MIVT 915, die denen der Ausführungsform von 17 ähnlich sind, werden mit entsprechenden Bezugszeichen um 100 erhöht dargestellt.
  • Das MIVT 915 kann den Variator 918, die Vorwärtskupplung 946, die Rückwärtskupplung 948, die erste Kupplung 950, die zweite Kupplung 938, die dritte Kupplung 940, die vierte Kupplung 942 und die fünfte Kupplung 944 beinhalten. Wie in der Ausführungsform von 18 und 19 dargestellt, können die vierte Kupplung 942 und die fünfte Kupplung 944 im Wesentlichen koaxial zur Motorwelle 909 liegen. Auch das MIVT 915 von 18 kann dem MIVT 915 von 19 im Wesentlichen ähnlich sein, mit Ausnahme von Unterschieden in der Anordnung der in der Umkehranordnung 954 beinhalteten Zahnräder.
  • Wie in der Ausführungsform von 17, kann das MIVT 915 Leistung vom Motor 902, der ersten elektrischen Maschine 903 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 905 an die erste Abtriebswelle 916 übertragen. In einigen Ausführungsformen kann das MIVT 915 auch Leistung vom Motor 902, der ersten elektrischen Maschine 903 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 905 an die zweite Abtriebswelle 917 übertragen.
  • Die Getriebemodi können den oben beschriebenen in Bezug auf 17 im Wesentlichen ähnlich sein. Insbesondere können in einem ersten Getriebemodus die erste Kupplung 950 und die zweite Kupplung 938 ein- und die anderen ausgerückt sein. Dies kann ein serieller Modus sein, bei dem Leistung des Motors 902 an die erste elektrische Maschine 903 und Leistung der zweiten elektrischen Maschine 905 an den Variator 918 geliefert wird. Der Variator 918 wiederum gibt Leistung der zweiten elektrischen Maschine 905 über die zweite Kupplung 938 an die erste Abtriebswelle 916 ab. Das MIVT 915 kann auch verschiedene Split-Path-Modi beinhalten, darunter den zweiten Modus (Vorwärtskupplung 946 und zweite Kupplung 938 eingerückt), den dritten Modus (Vorwärtskupplung 946 und dritte Kupplung 940 eingerückt), den vierten Modus (Vorwärtskupplung 946 und vierte Kupplung 942 eingerückt) und den fünften Modus (Vorwärtskupplung 946 und fünfte Kupplung 944 eingerückt).
  • Unter Bezugnahme auf 20 wird nun das MIVT 1015 der vorliegenden Offenbarung gemäß weiteren Ausführungsformen dargestellt. Das MIVT 1015 kann dem MIVT 815 von 17 im Wesentlichen ähnlich sein, außer wie unten dargestellt und beschrieben. Komponenten des MIVT 1015, die denen der Ausführungsform von 17 ähnlich sind, werden mit entsprechenden Bezugszeichen um 200 erhöht dargestellt.
  • Das MIVT 1015 kann den Variator 1018, die Vorwärtskupplung 1046, die Rückwärtskupplung 1048, die erste Kupplung 1050, die zweite Kupplung 1038, die dritte Kupplung 1040, die vierte Kupplung 1042 und die fünfte Kupplung 1044 beinhalten. Das MIVT 1015 kann auch eine sechste Kupplung 1099 anstelle der Synchronisiervorrichtung 852 der Ausführungsform von 17 beinhalten.
  • Wie in der Ausführungsform von 17, kann das MIVT 1015 Leistung vom Motor 1002, der ersten elektrischen Maschine 1003 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 1005 an die erste Abtriebswelle 1016 übertragen. In einigen Ausführungsformen kann das MIVT 1015 auch Leistung vom Motor 1002, der ersten elektrischen Maschine 1003 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 1005 an die zweite Abtriebswelle 1017 übertragen.
  • Die Getriebemodi können den oben beschriebenen in Bezug auf 17 im Wesentlichen ähnlich sein. Insbesondere können in einem ersten Getriebemodus die erste Kupplung 1050, die zweite Kupplung 1038 und die sechste Kupplung 1099 ein- und die anderen ausgerückt sein. Dies kann ein serieller Modus sein, bei dem Leistung des Motors 1002 an die erste elektrische Maschine 1003 und Leistung der zweiten elektrischen Maschine 1005 an den Variator 1018 geliefert wird. Der Variator 1018 wiederum gibt Leistung der zweiten elektrischen Maschine 1005 an die erste Abtriebswelle 1016 ab. Das MIVT 1015 kann auch verschiedene Split-Path-Modi beinhalten, darunter den zweiten Modus (Vorwärtskupplung 1046, zweite Kupplung 1038 und sechste Kupplung 1099 eingerückt), den dritten Modus (Vorwärtskupplung 1046, dritte Kupplung 1040 und sechste Kupplung 1099 eingerückt), den vierten Modus (Vorwärtskupplung 1046, zweite Kupplung 1038 und vierte Kupplung 1042 eingerückt) und den fünften Modus (Vorwärtskupplung 1046, dritte Kupplung 1040 und fünfte Kupplung 1044 eingerückt).
  • Unter Bezugnahme nun auf 21 wird das MIVT 1115 der vorliegenden Offenbarung gemäß weiteren Ausführungsformen dargestellt. Das MIVT 1115 kann dem MIVT 815 von 17 im Wesentlichen ähnlich sein, außer wie unten dargestellt und beschrieben. Komponenten des MIVT 1115, die denen der Ausführungsform von 17 ähnlich sind, werden mit entsprechenden Bezugszeichen um 300 erhöht dargestellt.
  • Das MIVT 1115 kann den Variator 1118, die Vorwärtskupplung 1146, die Rückwärtskupplung 1148, die erste Kupplung 1150, die zweite Kupplung 1138, die dritte Kupplung 1140, die vierte Kupplung 1142 und die fünfte Kupplung 1144 beinhalten. Wie in der Ausführungsform von 17, kann das MIVT 1115 Leistung vom Motor 1102, der ersten elektrischen Maschine 1103 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 1105 an die erste Abtriebswelle 1116 übertragen. In einigen Ausführungsformen kann das MIVT 1015 auch Leistung vom Motor 1102, der ersten elektrischen Maschine 1103 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 1105 an die zweite Abtriebswelle 1117 übertragen.
  • Die Getriebemodi können den oben beschriebenen in Bezug auf 17 im Wesentlichen ähnlich sein. Insbesondere können in einem ersten Getriebemodus die erste Kupplung 1150 und die zweite Kupplung 1138 ein- und die anderen ausgerückt sein. Dies kann ein serieller Modus sein, bei dem Leistung des Motors 1102 an die erste elektrische Maschine 1103 und Leistung der zweiten elektrischen Maschine 1105 an den Variator 1118 geliefert wird. Der Variator 1118 wiederum gibt Leistung der zweiten elektrischen Maschine 1105 an die erste Abtriebswelle 1116 ab. Das MIVT 1115 kann auch verschiedene Split-Path-Modi beinhalten, darunter den zweiten Modus (Vorwärtskupplung 1146 und zweite Kupplung 1138 eingerückt), den dritten Modus (Vorwärtskupplung 1146 und dritte Kupplung 1140 eingerückt), den vierten Modus (Vorwärtskupplung 1146 und vierte Kupplung 1142 eingerückt) und den fünften Modus (Vorwärtskupplung 1146 und fünfte Kupplung 1144 eingerückt).
  • Die hierin verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll in keiner Weise für die Offenbarung einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, ist aber nicht dazu bestimmt, erschöpfend oder auf die Offenbarung in der angegebenen Form beschränkt zu sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen. Die hierin explizit referenzierten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu erklären und andere Fachleute zu befähigen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen des beschriebenen Beispiels (der beschriebenen Beispiele) zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene andere Implementierungen im Umfang der folgenden Ansprüche.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9206885 [0001]

Claims (13)

  1. Beansprucht wird Folgendes:
  2. Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Motor; mindestens eine stufenlos einstellbare Energiequelle (IVP); eine Abtriebswelle; und ein stufenloses Getriebe (IVT), das einen Variator beinhaltet, wobei das IVT konfiguriert ist, zwischen mehreren Getriebemodi umzuschalten, wobei das IVT konfiguriert ist, Leistung von mindestens einem der Motoren und der IVP an die Abtriebswelle in den mehreren Getriebemodi zu übertragen; wobei die mehreren Getriebemodi mindestens einen seriellen Modus und mindestens einen Split-Path-Modus beinhalten; wobei der Variator in dem seriellen Modus Motorleistung von der Motor- und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP empfängt und der Variator neu kombinierte Leistung von der mindestens einen IVP ausgibt; wobei der Variator in dem Split-Path-Modus Motorleistung von der Motor- und IVP-Leistung von der mindestens einen IVP empfängt und der Variator neu kombinierte Leistung von der IVP und dem Motor ausgibt; wobei das IVT ein einrückbares Getriebeelement beinhaltet, das konfiguriert ist, sich zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position zu bewegen; wobei das einrückbare Getriebeelement eine erste Komponente und eine zweite Komponente beinhaltet, wobei die erste und die zweite Komponente in der eingerückten Position drehbar eingerückt ist, wobei die erste und die zweite Komponente in der ausgerückten Position ausgerückt ist; wobei die mehreren Getriebemodi einen ersten Modus und einen zweiten Modus beinhalten; und wobei das IVT konfiguriert ist, zumindest teilweise, von dem ersten Modus in den zweiten Modus zu schalten, indem das zuschaltbare Getriebeelement von der ausgerückten Position in die eingerückte Position bewegt wird, wobei die ersten und zweiten Komponenten konfiguriert sind, sich mit etwa der gleichen Winkelgeschwindigkeit zu drehen, wenn sich das einrückbare Getriebeelement von der ausgerückte Position in die eingerückte Position bewegt.
  3. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das IVT konfiguriert ist, so dass während des ersten Modus, vor dem Schalten von dem ersten Modus in den zweiten Modus, Leistung an eine der ersten und zweiten Komponenten geliefert wird.
  4. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das einrückbare Getriebeelement ein erstes einrückbares Getriebeelement ist; wobei das IVT ein zweites einrückbares Getriebeelement beinhaltet; wobei sich das zweite einrückbare Getriebeelement in dem ersten Modus in einer eingerückten Position und in dem zweiten Modus in einer ausgerückten Position befindet; und wobei das zweite einrückbare Getriebeelement während des ersten Modus Leistung an die erste und zweite Komponente überträgt.
  5. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 3, wobei das erste einrückbare Getriebeelement und das zweite einrückbare Getriebeelement auf einer gemeinsamen Welle funktionsfähig getragen werden.
  6. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei das IVT ein erstes Zahnrad beinhaltet, das konfiguriert ist, Leistung an das erste einrückbare Getriebeelement zu übertragen; wobei das IVT ein zweites Zahnrad beinhaltet, das konfiguriert ist, die Leistung an das zweite einrückbare Getriebeelement zu übertragen; und wobei das erste und das zweite Zahnrad die gleiche Anzahl von Verzahnungen aufweist.
  7. Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Variator ein Doppel-Planetengetriebe beinhaltet.
  8. Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das IVT eine Umkehranordnung beinhaltet, die konfiguriert ist, die Leistung zwischen dem Motor, der mindestens einen IVP und dem Variator zu leiten; und wobei die Umkehranordnung konfiguriert ist, den seriellen Modus des IVT vorzusehen.
  9. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Umkehranordnung mehrere Stirnräder und Wellen beinhaltet, die in einem Getriebezug angeordnet sind.
  10. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Umkehranordnung ein Planetengetriebe beinhaltet.
  11. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das einrückbare Getriebeelement konfiguriert ist, Leistung von dem Variator zu empfangen.
  12. Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Modus der serielle Modus ist und der zweite Modus der Split-Path-Modus ist.
  13. Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Modus ein erster Split-Path-Modus ist und der zweite Modus ein zweiter Split-Path-Modus ist.
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