DE102018120381A1

DE102018120381A1 - Elektrifizierte 4wd- oder vierradantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018120381A1
Application number: DE102018120381.0A
Authority: DE
Inventors: Chengyun Guo
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US10688866B2; CN109421530B; US20190061521A1; CN109421530A

Abstract

Offenbart wird ein Verteilergetriebe, das mehrere Antriebsverhältnisse (d. h., hoch und niedrig) in allen Betriebsmodi eines Hybridfahrzeugs mit Allrad- oder Vierradantrieb ermöglicht. Das Verteilergetriebe umfasst eine Eingangswelle, eine primäre Ausgangswelle, eine sekundäre Ausgangswelle, einen Elektromotor und einen Planetenradsatz. Die sekundäre Ausgangswelle ist selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt. Der Planetenradsatz weist ein Hohlrad auf, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einen Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und ein Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Hybrid-Antriebssysteme und insbesondere ein Verteilergetriebe zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug mit Vierradantrieb oder Allradantrieb.
HINTERGRUND
Fahrzeuge mit Vierradantrieb oder Allradantrieb können eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, etwa ein Verteilergetriebe, zum Übertragen von Drehmoment von einer Antriebsquelle, etwa einem Verbrennungsmotor, auf eine erste Ausgangswelle und selektiv auf eine zweite Ausgangswelle umfassen. Hybridfahrzeuge oder Hybridantriebsstränge umfassen in der Regel zwei unterschiedliche Antriebsquellen, die zusammenwirkend das Antriebsdrehmoment zur Bewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Die zwei unterschiedlichen Antriebsquellen können zum Beispiel ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor sein. In einem solchen Beispiel kann das Hybridfahrzeug oder der Hybridantriebsstrang in verschiedenen Modi arbeiten, wobei das Antriebsdrehmoment durch den Verbrennungsmotor allein, den Elektromotor allein, oder von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor bereitgestellt wird. In der Vergangenheit haben Hybridfahrzeuge und Hybridantriebsstränge jedoch spezielle Antriebsstränge eingesetzt, die sich beträchtlich von bestehenden herkömmlichen Antriebssträngen unterscheiden, was kostspielige Konstruktionsänderungen und damit verbundene Kostensteigerungen nötig machte.
ZUSAMMENFASSUNG
Offenbart werden Verteilergetriebe für Hybridfahrzeuge mit Allrad- oder Vierradantrieb. In einer ersten Implementierung umfasst ein Verteilergetriebe eine Eingangswelle, eine primäre Ausgangswelle, eine sekundäre Ausgangswelle, einen Elektromotor und einen Planetenradsatz. Die sekundäre Ausgangswelle ist selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt. Der Planetenradsatz weist ein Hohlrad auf, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einen Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und ein Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist.
Der Elektromotor und die zweite Ausgangswelle können konzentrisch sein. Das Drehmoment wird nicht direkt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle übertragen. Das Drehmoment kann indirekt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle über die primäre Ausgangswelle übertragen werden. Die sekundäre Ausgangswelle kann durch den Elektromotor allein angetrieben werden, wenn die primäre Ausgangswelle durch den Elektromotor angetrieben wird. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus kann selektiv die sekundäre Ausgangswelle drehbar mit der primären Ausgangswelle koppeln. Das Hohlrad kann in einem ersten Hohlradzustand betätigbar sein, in dem das Hohlrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, und in einem zweiten Hohlradzustand, in dem das Hohlrad sich frei dreht. Das Sonnenrad kann in einem ersten Sonnenradzustand betätigbar sein, in dem das Sonnenrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, einem zweiten Sonnenradzustand, in dem sich das Sonnenrad frei dreht, und einem dritten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad mit dem Planetenträger zur Drehung damit gekoppelt ist. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus kann den ersten Hohlradzustand oder den zweiten Hohlradzustand auswählen. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus kann den ersten Sonnenradzustand, den zweiten Sonnenradzustand oder den dritten Sonnenradzustand auswählen.
In einer zweiten Implementierung umfasst ein Fahrzeug mit Allrad- oder Vierradantrieb einen Motor, ein Verteilergetriebe und ein Steuergerät. Das Verteilergetriebe weist einen Elektromotor, eine Eingangswelle, die selektiv Drehmoment von dem Motor bereitstellt, eine primäre Ausgangswelle, eine sekundäre Ausgangswelle, die selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt ist, und einen Planetenradsatz auf. Der Planetenradsatz weist ein Hohlrad auf, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einen Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und ein Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist. Das Steuergerät steuert den Betrieb des Motors und des Elektromotors in einem ersten Betriebsmodus, in dem nur der Motor Drehmoment bereitstellt, einem zweiten Betriebsmodus, in dem nur der Elektromotor Drehmoment bereitstellt, einem dritten Betriebsmodus, in dem sowohl der Motor als auch der Elektromotor Drehmoment bereitstellen, und einem vierten Betriebsmodus, in dem eine Batterie des Elektromotors geladen wird.
Das Hohlrad kann in einem ersten Hohlradzustand betätigbar sein, in dem das Hohlrad festgesetzt ist, und in einem zweiten Hohlradzustand, in dem das Hohlrad sich frei dreht. Das Sonnenrad kann in einem ersten Sonnenradzustand betätigbar sein, in dem das Sonnenrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, einem zweiten Sonnenradzustand, in dem sich das Sonnenrad frei dreht, und einem dritten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad mit dem Planetenträger zur Drehung damit gekoppelt ist. Das Hohlrad kann in dem ersten Hohlradzustand sein, das Sonnenrad kann in dem zweiten Sonnenradzustand sein, und der Motor und Elektromotor können entweder in dem zweiten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus betrieben werden. Das Hohlrad kann in dem zweiten Hohlradzustand sein, das Sonnenrad kann in dem ersten Sonnenradzustand sein, und der Motor und Elektromotor können in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden. Das Hohlrad kann in dem zweiten Hohlradzustand sein, das Sonnenrad kann in dem zweiten Sonnenradzustand sein, und der Motor und Elektromotor können in dem dritten Betriebsmodus betrieben werden. Das Hohlrad kann in dem zweiten Hohlradzustand sein, das Sonnenrad kann in dem dritten Sonnenradzustand sein, und der Motor und Elektromotor können in einem von erstem Betriebsmodus, zweitem Betriebsmodus, drittem Betriebsmodus oder viertem Betriebsmodus betrieben werden.
In einer dritten Implementierung umfasst ein Verteilergetriebe eine Eingangswelle, eine primäre Ausgangswelle, eine sekundäre Ausgangswelle, die selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt ist, einen Elektromotor, einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Der erste Planetenradsatz weist ein erstes Hohlrad, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einen ersten Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und ein erstes Sonnenrad auf. Der zweite Planetenradsatz weist ein zweites Hohlrad, das festgesetzt ist, einen zweiten Planetenträger, der selektiv drehbar an dem ersten Sonnenrad fixiert ist, und ein zweites Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist, auf. Der Elektromotor und die zweite Ausgangswelle können konzentrisch sein, und Drehmoment kann indirekt statt direkt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle indirekt über die primäre Ausgangswelle übertragen werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen am besten verständlich. Es wird betont, dass nach üblicher Praxis die verschiedenen Merkmale der Zeichnungen nicht maßstabgetreu sind. Die Dimensionen der verschiedenen Merkmale werden vielmehr zur Verdeutlichung nach Bedarf vergrößert bzw. verringert.

1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform eines Verteilergetriebes.
2 ist eine schematische Ansicht des Verteilergetriebes von 1 in einer ersten Konfiguration.
3 ist eine schematische Ansicht des Verteilergetriebes von 1 in einer zweiten Konfiguration.
4 ist eine schematische Ansicht des Verteilergetriebes von 1 in einer dritten Konfiguration.
5 ist eine schematische Ansicht des Verteilergetriebes von 1 in einer vierten Konfiguration.
6 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Verteilergetriebes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1-6 veranschaulichen ein Verteilergetriebe 10 für ein Kraftfahrzeug 1, das einen Elektromotor 20 innerhalb des Verteilergetriebes 10 einbezieht, so dass das Kraftfahrzeug 1 zwei unterschiedliche Antriebsquellen nützen kann, einen Motor 4 und den Elektromotor 20, ohne andere Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 beträchtlich verändern zu müssen. Ein Planetenradsatz 80 des Verteilergetriebes 10 dient als eine Drehzahlkupplungsvorrichtung, um zu steuern, wie Leistung in das und aus dem Verteilergetriebe 10 fließt, indem ermöglicht wird, die Drehzahl des Motors 4 und die Drehzahl des Elektromotors 20 zu trennen, um einen Betrieb mit übereinstimmender Drehzahl zu verhindern. Das Verteilergetriebe 10 ermöglicht mehrere Antriebsverhältnisse (d. h., hoch und niedrig) in allen Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs 1 und erhöht die Regenerationseffizienz einer Batterie 9 des Elektromotors 20, indem es den Elektromotor 20 von dem Motor 4 und einem Getriebe 6 trennt.
Wie in 1 gezeigt umfasst das Kraftfahrzeug 1 einen Antriebsstrang 2 zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 1. Der Antriebsstrang 2 umfasst allgemein den Motor 4, das Getriebe 6, das mit dem Motor 4 wirkverbunden ist, und das Verteilergetriebe 10. Der Motor 4 kann ein Verbrennungsmotor sein, etwa ein Benzin- oder Dieselmotor, der als eine externe Antriebsquelle für das Verteilergetriebe 10 fungiert. Das Verteilergetriebe 10 überträgt Drehmoment von dem Getriebe 6 an eine Hinterachsanordnung 7 und/oder eine Vorderachsanordnung 8. Das Verteilergetriebe 10 kann Drehmoment an die Hinterachsanordnung 7 über eine primäre Ausgangswelle 30 übertragen, und selektiv Drehmoment an die Vorderachsanordnung 8 über eine sekundäre Ausgangswelle 40 übertragen. Alternativ kann das Verteilergetriebe 10 Drehmoment an die Vorderachsanordnung 8 über die primäre Ausgangswelle 30 und selektiv Drehmoment an die Hinterachsanordnung 7 über die sekundäre Ausgangswelle 40 übertragen.
Zusätzlich zur Übertragung von Drehmoment von dem Getriebe 6 kann das Verteilergetriebe dazu ausgestaltet sein, Drehmoment zwischen dem Elektromotor 20 und der Hinterachsanordnung 7 und/oder der Vorderachsanordnung 8 zu übertragen. Der Elektromotor 20 fungiert als eine interne Antriebsquelle für das Verteilergetriebe 10. Der Elektromotor 20 kann durch die Batterie 9 des Kraftfahrzeugs 1 mit Leistung versorgt werden und kann die Batterie 9 zum Teil durch Rückgewinnen von Drehmoment von dem Elektromotor 20 und/oder dem Motor 4 laden. Die Kopplung des Elektromotors 20 mit dem Motor 4 führt dazu, dass das Kraftfahrzeug 1 vier Betriebsmodi aufweist: (1) nur Motor, wobei nur der Motor 4 Drehmoment bereitstellt, (2) nur elektrisch, wobei nur der Elektromotor 20 Drehmoment bereitstellt, (3) Hybrid, wobei sowohl der Motor 4 als auch der Elektromotor 20 Drehmoment bereitstellen, und (4) Regeneration, wobei die Batterie 9 durch rückgewonnenes Drehmoment geladen wird.
Das Kraftfahrzeug 1 kann ein oder mehrere Steuergeräte 3 zur Steuerung des Betriebs des Verteilergetriebes 10 umfassen. Zum Beispiel können das eine oder die mehreren Steuergeräte 3 einen aktuellen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs 1 auf Grundlage erfasster Zustände steuern, etwa dynamischer Zustände des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Ladestands der Batterie 9, und/oder von Benutzereingaben, etwa die Auswahl des Vierrad- oder Allradantriebs. Interne Komponenten des einen oder der mehreren Steuergeräte 3 können einen Prozessor, Speicher, Schaltungen und/oder Sensoren umfassen (nicht dargestellt).
Wie in 2-5 gezeigt umfasst das Verteilergetriebe 10 den Elektromotor 20, die primäre Ausgangswelle 30, die sekundäre Ausgangswelle 40 und einen Planetenradsatz 80. Die primäre Ausgangswelle 30 und die sekundäre Ausgangswelle 40 können im Wesentlichen parallel zueinander und durch ein Gehäuse 12 des Verteilergetriebes 10 über Radiallager 32 drehbar gelagert sein. Der Planetenradsatz 80 umfasst ein Sonnenrad 82, Planetenräder 84, einen Planetenträger 86 und ein Hohlrad 88. Die Planetenräder 84 sind radial zwischen dem Sonnenrad 82 und dem Hohlrad 88 positioniert und stehen mit diesen in Eingriff. Der Planetenträger 86 ist mit den Planetenräder 84 gekoppelt und dreht sich relativ zu dem Sonnenrad 82, wenn die Planetenräder 84 um das Sonnenrad 82 umlaufen. Der Planetenträger 86 ist drehbar an der primären Ausgangswelle 30 fixiert, um sich mit dieser zu drehen und dazwischen Drehmoment zu übertragen.
Der Elektromotor 20 umfasst allgemein einen Ständer 22, der an dem Gehäuse 12 des Verteilergetriebes 10 fixiert ist, und einen Läufer 24, der sich relativ zu dem Ständer 22 dreht. Wie veranschaulicht ist der Elektromotor 20 innerhalb des Gehäuses 12 des Verteilergetriebes 10 angeordnet, wobei der Ständer 22 und der Läufer 24 konzentrisch mit der sekundären Ausgangswelle 40 sind. Das Drehmoment wird jedoch nicht direkt zwischen dem Läufer 24 des Elektromotors 20 und der sekundären Ausgangswelle 40 übertragen. Stattdessen wird das Drehmoment indirekt über einen Drehmomentübertragungsmechanismus 72 zwischen dem Läufer 24 des Elektromotors 20 und der primären Ausgangswelle 30 übertragen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 72 kann primäre Kettenräder 74, die drehbar an der primären Ausgangswelle 30 fixiert sind, ein sekundäres Kettenrad 76, das drehbar an dem Läufer 24 des Elektromotors 20 fixiert ist, und eine erste Kette 78, die sich zwischen dem primären Kettenrad 74 und dem sekundären Kettenrad 76 erstreckt, umfassen. Andere Implementierungen des Drehmomentübertragungsmechanismus 72 können ebenfalls verwendet werden, etwa Zahnräder zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Läufer 24 des Elektromotors 20 und der primären Ausgangswelle 30.
Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 50 kann dem Kraftfahrzeug 1 erlauben, zwischen Zweiradantrieb, bei dem Drehmoment nur auf die primäre Ausgangswelle 30 übertragen wird, und Vierrad- oder Allradantrieb zu wechseln, bei dem die sekundäre Ausgangswelle 40 drehbar mit der primären Ausgangswelle 30 gekoppelt ist und Drehmoment sowohl auf die primäre Ausgangswelle 30 als auch die sekundäre Ausgangswelle 40 übertragen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 kann allgemein Kupplungsplatten 52, ein primäres Kettenrad 54, das drehbar an den Kupplungsplatten 52 fixiert ist, ein sekundäres Kettenrad 56, das drehbar an der sekundären Ausgangswelle 40 fixiert ist, und eine Kette 58, die sich zwischen dem primären Kettenrad 54 und dem sekundären Kettenrad 56 erstreckt, umfassen.
Die Kupplungsplatten 52 können eine Vielzahl von verschränkten Platten umfassen, die abwechselnd drehend an der primären Ausgangswelle 30 und einem Kupplungsgehäuse fixiert sind. Eine äußere Platte der Kupplungsplatten 52 kann als eine Druckplatte betrachtet werden, die durch ein Stellglied 34 gedrückt wird. Wenn die verschränkten Platten der Kupplungsplatten 52 zusammengedrückt werden, erhöht sich die Reibung zwischen den verschränkten Platten, wodurch Drehmoment zwischen der primären Ausgangswelle 30 und dem Kupplungsgehäuse übertragen wird. Schließlich wird über die Kupplungsplatten 52, das primäre Kettenrad 54, die Kette 58 und das sekundäre Kettenrad 56 Drehmoment zwischen der primären Ausgangswelle 30 und der sekundären Ausgangswelle 40 übertragen. Andere Implementierungen des Drehmomentübertragungsmechanismus 50 können ebenfalls verwendet werden, etwa Zahnräder zur Übertragung von Drehmoment zwischen der primären Ausgangswelle 30 und der sekundären Ausgangswelle 40.
Um die selektive Trennung des Motors 4 von der primären Ausgangswelle 30 zu ermöglichen, kann ein Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 60 eine Ausgangswelle 14 des Getriebes 6 selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle 30 koppeln. Der Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 60 kann eine Kupplung sein, etwa eine Klauenkupplung, die dem Hohlrad 88 des Planetenradsatzes 80 erlaubt, selektiv in einem ersten Zustand oder einem zweiten Zustand betrieben zu werden. Andere Implementierungen des Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 60 können ebenfalls verwendet werden, etwa ein anderer Kupplungstyp oder ein Band.
Der erste Zustand des Hohlrades 88 ist in 2 dargestellt, und der zweite Zustand des Hohlrades 88 ist in 3-5 dargestellt. In dem ersten Zustand ist das Hohlrad 88 des Planetenradsatzes 80 an dem Gehäuse 12 des Verteilergetriebes 10 festgesetzt (d. h. fixiert), so dass der Motor 4 effektiv von der primären Ausgangswelle 30 getrennt ist, und das Kraftfahrzeug 1 nur von dem Elektromotor 20 angetrieben wird. In dem zweiten Zustand dreht sich das Hohlrad 88 des Planetenradsatzes 80 frei innerhalb des Gehäuses 12 des Verteilergetriebes 10, so dass Drehmoment von dem Motor 4 auf die primäre Ausgangswelle 30 übertragen werden kann. Die Drehung des Hohlrades 88 sollte ausgesetzt werden, bevor der Drehmomentübertragungsmechanismus 60 das Hohlrad 88 aus dem zweiten Zustand in den fixierten Zustand versetzt.
Ein Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 70 kann den Läufer 24 des Elektromotors 20 selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle 30 koppeln und das Sonnenrad 82 selektiv drehbar mit dem Planetenträger 86 koppeln. Der Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 70 kann eine Kupplung, etwa eine Klauenkupplung, sein, die erlaubt, dass das Sonnenrad 82 selektiv in einem ersten Zustand (in 3 gezeigt), einem zweiten Zustand (in 2 und 4 gezeigt), oder einem dritten Zustand (in 5 gezeigt) betrieben werden kann. In dem ersten Zustand ist das Sonnenrad 82 des Planetenradsatzes 80 an dem Gehäuse 12 des Verteilergetriebes 10 durch den Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 70 festgesetzt (d. h. fixiert). Bei festgesetztem Sonnenrad 82 wird kein Drehmoment zwischen dem Läufer 24 des Elektromotors 20 und der primären Ausgangswelle 30 übertragen, und das Kraftfahrzeug 1 wird nur durch den Motor 4 allein in einem niedrigen Gang oder Antriebsverhältnis angetrieben. In dem zweiten Zustand erlaubt der Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 70 dem Sonnenrad 82, sich frei zu drehen, so dass Drehmoment zwischen dem Läufer 24 des Elektromotors 20 und der primären Ausgangswelle 30 übertragen werden kann. In der dritten Stellung ist das Sonnenrad 82 mit dem Planetenträger 86 durch den Drehmomentübertragungs-Schaltmechanismus 70 gekoppelt.
Durch Auswahl einer Kombination aus dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand des Hohlrades 88 und aus dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand oder dem dritten Zustand des Sonnenrades 82 erlaubt das Verteilergetriebe 10, dass das Kraftfahrzeug 1 in einem beliebigen der vier Betriebsmodi entweder in einem niedrigen Antriebsverhältnis oder einem hohen Antriebsverhältnis betrieben werden kann. Wenn das Hohlrad 88 in dem ersten Zustand (d. h. festgesetzt) ist und das Sonnenrad 82 in dem zweiten Zustand ist (d. h., sich frei dreht), wie in 2 dargestellt, kann das Kraftfahrzeug 1 mit dem niedrigen Antriebsverhältnis in einem der Modi ‚Nur elektrisch‘ oder ‚Regeneration‘ betrieben werden. In dem Modus niedriges Antriebsverhältnis/‚Nur elektrisch‘ wird Drehmoment von dem Läufer 24 des Elektromotors 20 auf die primäre Ausgangswelle 30 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72, das Sonnenrad 82, die Planetenräder 84 und den Planetenträger 86 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 30 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 50. In dem Modus niedriges Antriebsverhältnis/‚Regeneration‘ wird Drehmoment von der primären Ausgangswelle 30 auf den Läufer 24 des Elektromotors 20 über den Planetenträger 86, die Planetenräder 84, das Sonnenrad 82 und den Drehmomentübertragungsmechanismus 72 übertragen.
Wenn das Hohlrad 88 in dem zweiten Zustand ist (d. h., sich frei dreht) und das Sonnenrad 82 in dem ersten Zustand (d. h. festgesetzt) ist, wie in 3 gezeigt, kann das Kraftfahrzeug mit dem niedrigen Antriebsverhältnis in dem Modus ‚Nur Motor‘ betrieben werden. In dem Modus niedriges Antriebsverhältnis/‚Nur Motor‘ wird Drehmoment von der Ausgangswelle 14 des Getriebes 6 auf die primäre Ausgangswelle 30 über das Hohlrad 88, den Planetenträger 86 und die Planetenräder 84 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 30 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 50. Wenn das Hohlrad 88 und das Sonnenrad 82 in dem zweiten Zustand sind (d. h., sich beide frei drehen), wie in 4 dargestellt, kann das Kraftfahrzeug 1 mit dem niedrigen Antriebsverhältnis in dem Modus ‚Hybrid‘ betrieben werden. In dem Modus niedriges Antriebsverhältnis/‚Hybrid‘ wird Drehmoment von der Ausgangswelle 14 des Getriebes 6 auf die primäre Ausgangswelle 30 über das Hohlrad 88, die Planetenräder 84 und den Planetenträger 86 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 30 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 50. Drehmoment wird über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72, das Sonnenrad 82, die Planetenräder 84 und den Planetenträger 86 auch von dem Läufer 24 des Elektromotors 20 auf die primäre Ausgangswelle 30 übertragen.
Wenn das Hohlrad 88 in dem zweiten Zustand ist (d. h., sich frei dreht) und das Sonnenrad 82 in dem dritten Zustand ist (d. h., mit dem Planetenträger 86 gekoppelt), wie in 5 gezeigt, kann das Kraftfahrzeug 1 mit dem hohen Antriebsverhältnis in allen vier Betriebsmodus betrieben werden. In dem Modus hohes Antriebsverhältnis/‚Nur Motor‘ wird Drehmoment von der Ausgangswelle 14 des Getriebes 6 auf die primäre Ausgangswelle 30 über den gesperrten Planetenradsatz 80 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 30 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72. In dem Modus hohes Antriebsverhältnis/‚Nur elektrisch‘ wird Drehmoment von dem Läufer 24 des Elektromotors 20 auf die primäre Ausgangswelle 30 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72, das Sonnenrad 82 und den Planetenträger 86 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 40 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 50. In dem Modus hohes Antriebsverhältnis/‚Hybrid‘ wird Drehmoment von der Ausgangswelle 14 des Getriebes 6 auf die primäre Ausgangswelle 30 über den gesperrten Planetenradsatz 80 übertragen, und von der primären Ausgangswelle 30 auf die sekundäre Ausgangswelle 40 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 50. Drehmoment wird über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72, das Sonnenrad 82 und den Planetenträger 86 auch von dem Läufer 24 des Elektromotors 20 auf die primäre Ausgangswelle 30 übertragen. In dem Modus hohes Antriebsverhältnis/‚Regeneration‘ wird Drehmoment von der primären Ausgangswelle 30 auf den Läufer 24 des Elektromotors 20 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 72, den Planetenträger 86 und das Sonnenrad 82 übertragen.
6 zeigt das Verteilergetriebe 10 mit einem optionalen Planetenradsatz 90, der das Ausgangsverhältnis des Elektromotors 20 erhöht, was ermöglicht, einen kleineren Elektromotor 20 zu verwenden, während dasselbe Ausgangsdrehmoment wie bei einem größeren Elektromotor 20 geliefert wird. Der optionale Planetenradsatz 90 umfasst ein Sonnenrad 92, Planetenräder 94, einen Planetenträger 96 und ein Hohlrad 98. Die Planetenräder 94 sind radial zwischen dem Sonnenrad 92 und dem Hohlrad 98 positioniert und stehen mit diesen in Eingriff. Der Planetenträger 96 ist mit den Planetenräder 84 gekoppelt und dreht sich relativ zu dem Sonnenrad 92, wenn die Planetenräder 94 um das Sonnenrad 92 umlaufen 92. Das Sonnenrad 92 ist drehbar an dem Läufer 24 des Elektromotors 20 fixiert, und das Hohlrad 98 ist an dem Gehäuse 12 des Verteilergetriebes 10 festgesetzt (d. h., fixiert). Der Planetenträger 96 ist selektiv drehbar an dem sekundären Kettenrad 76 des Drehmomentübertragungsmechanismus 72 fixiert.
Während die Erfindung hierin in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in den Umfang der folgenden Ansprüche fallen; dieser Umfang soll dabei die weitestmögliche Auslegung erfahren, so dass er alle derartigen Modifikationen und Abwandlungen umfasst, soweit dies gesetzlich zulässig ist

Claims

Verteilergetriebe, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle; eine primäre Ausgangswelle; eine sekundäre Ausgangswelle, die selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt ist; einen Elektromotor; und einen Planetenradsatz mit einem Hohlrad, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einem Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und einem Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor und die sekundäre Ausgangswelle konzentrisch sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei kein Drehmoment direkt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle übertragen wird.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, wobei das Drehmoment über die primäre Ausgangswelle indirekt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle übertragen wird.
Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei die sekundäre Ausgangswelle nur durch den Elektromotor angetrieben wird, wenn die primäre Ausgangswelle durch den Elektromotor angetrieben wird.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv die sekundäre Ausgangswelle drehbar mit der primären Ausgangswelle koppelt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei das Hohlrad in einem ersten Hohlradzustand, in dem das Hohlrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, und einem zweiten Hohlradzustand, in dem sich das Hohlrad frei dreht, betätigbar ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, wobei das Sonnenrad in einem ersten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, einem zweiten Sonnenradzustand, in dem sich das Sonnenrad frei dreht, und einem dritten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad mit dem Planetenträger zur Drehung damit gekoppelt ist, betätigbar ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend: einen Drehmomentübertragungsmechanismus zur Auswahl des ersten Hohlradzustands oder des zweiten Hohlradzustands.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei das Sonnenrad in einem ersten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad an einem Gehäuse festgesetzt ist, einem zweiten Sonnenradzustand, in dem sich das Sonnenrad frei dreht, und einem dritten Sonnenradzustand, in dem das Sonnenrad mit dem Planetenträger zur Drehung damit gekoppelt ist, betätigbar ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 10, des Weiteren umfassend: Drehmomentübertragungsmechanismus zur Auswahl des ersten Sonnenradzustands, des zweiten Sonnenradzustands oder des dritten Sonnenradzustands auswählen.
Verteilergetriebe, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle; eine primäre Ausgangswelle; eine sekundäre Ausgangswelle, die selektiv drehbar mit der primären Ausgangswelle gekoppelt ist; einen Elektromotor; einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Hohlrad, das drehbar an der Eingangswelle fixiert ist, einem ersten Planetenträger, der drehbar an der primären Ausgangswelle fixiert ist, und einem ersten Sonnenrad; und einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Hohlrad, das festgesetzt ist, einem zweiten Planetenträger der selektiv drehbar an dem ersten Sonnenrad fixiert ist, und einem zweiten Sonnenrad, das drehbar an einem Ausgang des Elektromotors fixiert ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 12, wobei der Elektromotor und die zweite Ausgangswelle konzentrisch sind, wobei kein Drehmoment direkt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle übertragen wird, und wobei Drehmoment über die primäre Ausgangswelle indirekt zwischen dem Elektromotor und der sekundären Ausgangswelle übertragen wird.