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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, die in dem Weg eines Kraftübertragungssystem von einer Antriebsquelle eines Fahrzeugs zu Rädern angeordnet ist und dafür geeignet ist, das Übertragen oder Trennen der Antriebskraft der Antriebsquelle zu bzw. von den Rädern zweckmäßig auszuwählen.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Als Kraftübertragungsvorrichtung eines Fahrzeugs (Automatikgetriebe) des Standes der Technik sind bisher zwei Typen vorgeschlagen worden, und zwar ein Typ mit einem Drehmomentwandler (ein Anfahrtyp mit der Bezeichnung „Wandlertyp”) und ein anderer Typ mit einer Anfahrkupplung (ein Anfahrtyp mit der Bezeichnung „Anfahrkupplungstyp”). Bei dem Automatikgetriebe vom Drehmomentwandlertyp ist es möglich, aufgrund der Drehmomentverstärkungsfunktion des Drehmomentwandlers beim Anfahren eines Fahrzeugs das Anfahrverhalten zu verbessern. Andererseits ist es bei dem Automatikgetriebe vom Anfahrkupplungstyp möglich, den Wirkungsgrad der Kraftübertragung zu verbessern, weil kein Schlupf vorhanden ist, wie er sich bei dem Drehmomentwandler zum Beispiel während eines gleichmäßigen Fahrens des Fahrzeugs findet.
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Aus diesem Grund ist – zum Beispiel in dem unten genannten Patentdokument 1 – eine Kraftübertragungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die eine Kombination aus einem Drehmomentwandler und einem Anfahrtyp-Automatikgetriebe darstellt, die durch eine Überbrückungskupplung miteinander verbunden sind. In der Regel hat eine solche Überbrückungskupplung einen Kupplungskolben, der mit einer Turbine eines Drehmomentwandlers verbunden ist und zwischen einer verbundenen Position, in der er an der Innenumfangsfläche einer Drehmomentwandlerglocke anliegt, und einer nicht-verbundenen, getrennten Position bewegt werden kann, so dass die Drehmomentwandlerglocke und die Turbine über den Kupplungskolben direkt miteinander verbunden werden können.
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DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3193/2005
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Die Kraftübertragungsvorrichtung des Standes der Technik weist jedoch die folgenden Probleme auf.
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Das Anfahrtyp-Automatikgetriebe mit dem Drehmomentwandler hat zwar den technischen Vorteil, dank der Drehmomentverstärkungsfunktion des Drehmomentwandlers beim Anfahren eines Fahrzeugs das Anfahrverhalten zu verbessern, hat aber den technischen Nachteil, den Wirkungsgrad der Kraftübertragung aufgrund des Schlupfes, der in dem Drehmomentwandler zum Beispiel während eines gleichmäßigen Fahrens eines Fahrzeugs entsteht, zu mindern.
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Demgegenüber hat das Anfahrtyp-Automatikgetriebe mit der Anfahrkupplung zwar den technischen Vorteil, den Wirkungsgrad der Kraftübertragung zu verbessern, weil kein Schlupf vorhanden ist, wie er sich bei dem Drehmomentwandler zum Beispiel während eines gleichmäßigen Fahrens des Fahrzeugs findet. Ein technischer Nachteil ist dafür die Verschlechterung des Anfahrverhaltens, weil die beim Drehmomentwandler anzutreffende Drehmomentverstärkungsfunktion beim Anfahren eines Fahrzeugs fehlt. Um die Verschlechterung des Anfahrverhaltens zu vermeiden, muss das Untersetzungsverhältnis des Getriebes erhöht werden.
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Darüber hinaus ist bei der Kraftübertragungsvorrichtung, die eine Kombination aus Drehmomentwandler und Anfahrtyp-Automatikgetriebe mit Überbrückungskupplung darstellt, ein relativ großer und komplizierter Aufbau erforderlich, wie zum Beispiel eine Überbrückungskupplung, die innerhalb des Hydrauliksystems des Drehmomentwandlers zwischen der verbundenen Position und der nicht-verbundenen Position bewegt werden kann. Dadurch entsteht das Problem erhöhter Fertigungs- und Wartungskosten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die einer Vergrößerung des technischen Aufwandes und der Abmessungen entgegenwirken kann, die das Anfahrverhalten mittels der Drehmomentverstärkungsfunktion eines Drehmomentwandlers verbessert und die außerdem den Wirkungsgrad der Kraftübertragung während einer gleichmäßigen Bewegung eines Fahrzeugs verbessert.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Zum Erfüllen der oben dargelegten Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitgestellt, die in dem Weg eines Kraftübertragungssystems von einer Antriebsquelle eines Fahrzeugs zu Rädern angeordnet ist und dafür geeignet ist, das Übertragen oder Trennen der Antriebskraft der Antriebsquelle zu bzw. von den Rädern zweckmäßig auszuwählen, und die Folgendes umfasst: einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentverstärkungsfunktion; ein Kupplungsmittel, das ein erstes Kupplungsmittel enthält, das bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs in Aktion tritt und dafür geeignet ist, die Antriebskraft der Antriebsquelle über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern zu übertragen, und ein zweites Kupplungsmittel enthält, das dafür geeignet ist, die Antriebskraft der Antriebsquelle ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern zu übertragen; und ein Auswahlmittel zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern oder zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern durch zweckmäßiges Auswählen der Aktivierung des ersten Kupplungsmittels oder des zweiten Kupplungsmittels gemäß Zuständen des Fahrzeugs im Fahrmodus, einschließlich des Anfahrens.
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Die Erfindung nach Anspruch 2 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung des Weiteren Folgendes umfasst: eine erste Antriebswelle, die mit dem ersten Kupplungsmittel verbunden ist und dafür geeignet ist, durch die Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers gedreht zu werden; und eine zweite Antriebswelle, die mit dem zweiten Kupplungsmittel verbunden ist und dafür geeignet ist, durch die Antriebskraft der Antriebsquelle ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers gedreht zu werden; und dass die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind.
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Die Erfindung nach Anspruch 3 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebswelle mit der Antriebsquelle über einen Dämpfermechanismus zum Dämpfen von Drehmomentschwankungen verbunden ist.
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Die Erfindung nach Anspruch 4 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus innerhalb des Drehmomentwandlers angeordnet ist, und dass der Dämpfermechanismus und eine Turbine, die einen Teil des Drehmomentwandlers bildet, einander axial überlappend angeordnet sind.
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Die Erfindung nach Anspruch 5 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswahlmittel sowohl das erste Kupplungsmittel als auch das zweite Kupplungsmittel gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs betätigen kann, und dass die Antriebskraft, die über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers übertragen wird, und die Antriebskraft, die ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers übertragen wird, in einem vorgegebenen Verhältnis zu den Rädern übertragen werden.
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Die Erfindung nach Anspruch 6 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsmittel und das zweite Kupplungsmittel nicht betätigt werden und in einem neutralen Zustand bleiben, wenn das Fahrzeug bremst und anhält.
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Die Erfindung nach Anspruch 7 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel das erste Kupplungsmittel, das zweite Kupplungsmittel und zwei Hydraulikkolben, die dem ersten bzw. dem zweiten Kupplungsmittel entsprechen und im selben kastenartigen Element untergebracht sind, umfasst und dass das erste und das zweite Kupplungsmittel selektiv durch Steuern des Hydraulikdrucks zum Betätigen der Hydraulikkolben betätigt werden können.
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Die Erfindung nach Anspruch 8 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung ein drittes Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern umfasst, und dass das Auswahlmittel nur das dritte Kupplungsmittel im Rückwärtsgang des Fahrzeugs betätigen kann.
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Die Erfindung nach Anspruch 9 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung zwischen dem zweiten Kupplungsmittel des Kupplungsmittels und den Rädern in dem Weg des Kraftübertragungssystems von der Antriebsquelle des Fahrzeugs zu den Rädern angeordnet ist.
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AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Weil die Erfindung gemäß Anspruch 1 ein Auswahlmittel zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern oder zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle zu den Rädern ohne Nutzung des Kraftübertragungssystems des Drehmomentwandlers durch zweckmäßiges Auswählen der Aktivierung des ersten Kupplungsmittels oder des zweiten Kupplungsmittels gemäß Zuständen des Fahrzeugs im Fahrmodus, einschließlich des Anfahrens, umfasst, ist es möglich, einer Vergrößerung des technischen Aufwandes und der Abmessungen der Vorrichtung entgegenzuwirken und das Anfahrverhalten mittels der Drehmomentverstärkungsfunktion eines Drehmomentwandlers zu verbessern sowie den Wirkungsgrad der Kraftübertragung während einer gleichmäßigen Bewegung eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 2 die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind, ist es möglich, die Gesamtgröße der Kraftübertragungsvorrichtung im Vergleich zu dem Fall zu reduzieren, wo sie sich separat voneinander erstrecken.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 3 die zweite Antriebswelle mit der Antriebsquelle über einen Dämpfermechanismus zum Dämpfen von Drehmomentschwankungen verbunden ist, ist es möglich, Schwingungen der Antriebsquelle zu dämpfen, die zu dem zweiten Kupplungsmittel übertragen werden.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 4 der Dämpfermechanismus innerhalb des Drehmomentwandlers angeordnet ist, und der Dämpfermechanismus und eine Turbine, die einen Teil des Drehmomentwandlers bildet, axial einander überlappend angeordnet sind, ist es möglich, die axiale Größe des Drehmomentwandlers zu reduzieren.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 5 das Auswahlmittel sowohl das erste Kupplungsmittel als auch das zweite Kupplungsmittel gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs betätigen kann, und die Antriebskraft, die über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers übertragen wird, und die Antriebskraft, die ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers übertragen wird, in einem vorgegebenen Verhältnis zu den Rädern übertragen werden, ist es möglich, die zu den Rädern zu übertragende Leistung auf einfache Weise zu justieren.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 6 das erste Kupplungsmittel und das zweite Kupplungsmittel nicht betätigt werden und in einem neutralen Zustand bleiben, wenn das Fahrzeug durch Bremswirkung zum Anhalten gebracht wird, ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch zu senken.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 7 das Kupplungsmittel das erste Kupplungsmittel, das zweite Kupplungsmittel und zwei Hydraulikkolben, die dem ersten bzw. dem zweiten Kupplungsmittel entsprechen und im selben kastenartigen Element untergebracht sind, umfasst, und das erste und das zweite Kupplungsmittel selektiv durch Steuern des Hydraulikdrucks zum Betätigen der Hydraulikkolben betätigt werden können, ist es möglich, den Aufbau und die Gesamtgröße der Kraftübertragungsvorrichtung weiter zu vereinfachen bzw. zu reduzieren.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 8 die Kraftübertragungsvorrichtung ein drittes Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern umfasst, und das Auswahlmittel nur das dritte Kupplungsmittel im Rückwärtsgang des Fahrzeugs betätigen kann, ist es möglich, einer Vergrößerung der Kraftübertragungsvorrichtung entgegenzuwirken, indem das Kraftübertragungssystem über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers nur im seltener genutzten Rückwärtsgang verwendet wird.
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Weil bei der Erfindung gemäß Anspruch 9 eine Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung zwischen dem zweiten Kupplungsmittel des Kupplungsmittels und den Rädern in dem Weg des Kraftübertragungssystems von der Antriebsquelle des Fahrzeugs zu den Rädern angeordnet ist, ist es möglich, in dem zweiten Kupplungsmittel beide Kupplungen zu verwenden, und zwar die Kupplung für den Vortrieb eines Fahrzeugs und die Kupplung zum Übertragen der Antriebskraft zu den Rädern ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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[1] Eine Längsschnittansicht, die die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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[2] Eine Schaubildansicht, die die Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt;
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[3] Eine vergrößerte Ansicht, die das Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt;
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[4] Eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 1;
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[5] Ein Diagramm, das die Funktion des Auswahlmittels der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt;
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[6] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 1, die einen Zustand zeigt, in dem nur das erste Kupplungsmittel aktiviert ist;
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[7] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 1, die einen Zustand zeigt, in dem nur das zweite Kupplungsmittel aktiviert ist;
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[8] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 1, die einen Zustand zeigt, in dem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel aktiviert sind;
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[9] Eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das dritte Kupplungsmittel aktiviert ist;
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[10] Eine vergrößerte Ansicht, die ein Kupplungsmittel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Kraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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[11] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 10, die einen Zustand zeigt, in dem nur das erste Kupplungsmittel aktiviert ist;
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[12] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 10, die einen Zustand zeigt, in dem nur das zweite Kupplungsmittel aktiviert ist;
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[13] Eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 10, die einen Zustand zeigt, in dem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel aktiviert sind;
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[14] Eine schematische Ansicht, die eine Kraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, in der eine drehzahlveränderliche Einheit A durch eine Einheit mit kontinuierlich variabler Drehzahl gebildet wird; und
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[15] Eine Längsschnittansicht, die einen Drehmomentwandler und einen darin enthaltenen Dämpfermechanismus der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BEVORZUGTE ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Die Kraftübertragungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat den Zweck, die Antriebskraft eines Motors (Antriebsquelle) eines Automobils (Fahrzeug) zu bzw. von den Rädern (Antriebsrädern) zu übertragen oder zu trennen, und umfasst hauptsächlich, wie in den 1 und 2 gezeigt, einen Drehmomentwandler 1, ein Kupplungsmittel 3, ein Auswahlmittel 4, eine erste Antriebswelle 5, eine zweite Antriebswelle 6, einen Dämpfermechanismus 7, und ein drittes Kupplungsmittel 8. 1 ist eine Längsschnittansicht, die einen Hauptteil der Kraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine Schaubildansicht, die die Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
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Wie in 2 gezeigt, sind der Drehmomentwandler 1 und ein Getriebe 2 in dem Weg eines Kraftübertragungssystems von dem Motor E als die Antriebsquelle eines Fahrzeugs zu den Rädern (Antriebsräder D) angeordnet. Hier enthält das Getriebe 2 das Kupplungsmittel 3, das dritte Kupplungsmittel 8 und eine drehzahlveränderliche Einheit A. In 1 bezeichnet eine Bezugszahl 11 eine Antriebswelle, die sich von dem Motor E erstreckt, und eine Bezugszahl 9 bezeichnet eine Abtriebswelle, die sich zu der drehzahlveränderlichen Einheit A erstreckt.
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Der Drehmomentwandler 1 hat eine Drehmomentverstärkungsfunktion zum Verstärken des Drehmoments von dem Motor E und dient zum Übertragen dieses Drehmoments zu dem Getriebe 2 und wird durch die von dem Motor E übertragene Antriebskraft um seine Welle gedreht. Der Drehmomentwandler 1 umfasst in erster Linie die Drehmomentwandlerglocken 1a und 13 zum fluiddichten Aufnehmen einer Flüssigkeit (Arbeitsöl), eine Pumpe P, die auf der Seite der Drehmomentwandlerglocke 1a ausgebildet ist und sich zusammen mit der Drehmomentwandlerglocke 1a dreht, und eine Turbine T, die gegenüber der Pumpe P angeordnet ist und sich an einer Seite der Drehmomentwandlerglocke 13 drehen kann.
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Die Antriebswelle 11 ist über ein Abdeckelement 12 mit der Drehmomentwandlerglocke 13 verbunden. Wenn die Antriebswelle 11 durch die Antriebskraft des Motors E gedreht wird, so werden das Abdeckelement 12, die Drehmomentwandlerglocken 13 und 1a und die Pumpe P gedreht, und das Drehmoment wird mittels der Flüssigkeit (Arbeitsöl) zu der Turbine T übertragen, wobei das Drehmoment verstärkt wird. Die Turbine T wird dann durch das verstärkte Drehmoment gedreht, wodurch das verstärkte Drehmoment über eine erste Antriebswelle 5, die über ein Keilwellenprofil mit der Turbine T verbunden ist, zu dem Getriebe 2 übertragen wird. Der Begriff „Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers” meint im Sinne des vorliegenden Textes ein Kraftübertragungssystem, das durch die Drehmomentwandlerglocke 1a, die Pumpe P und die Turbine T gebildet wird. Eine Bezugszahl 10 in 1 bezeichnet ein Getriebegehäuse.
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Andererseits ist die Drehmomentwandlerglocke 13 über den Dämpfermechanismus 7, der Schraubenfedern umfasst, mit einem Verbindungselement 14 verbunden, und das Verbindungselement 14 wiederum ist über ein Keilwellenprofil mit der Außenumfangsfläche einer zweiten Antriebswelle 6 verbunden. Dementsprechend werden, wenn die Antriebswelle 11 durch die Antriebskraft des Motors E gedreht wird, das Abdeckelement 12, die Drehmomentwandlerglocke 13, das Verbindungselement 14 und die zweite Antriebswelle 6 gedreht, und somit wird das Antriebsdrehmoment des Motors E zu dem Getriebe 2 übertragen. Das heißt, die zweite Antriebswelle 6 ermöglicht die Übertragung der Antriebskraft zu dem Getriebe 2 ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1.
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Wie oben beschrieben, kann die erste Antriebswelle 5 durch die Antriebskraft des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 gedreht werden und ist mit dem ersten Kupplungsmittel 3a verbunden, und die zweite Antriebswelle 6 kann direkt durch die Antriebskraft des Motors E, ohne das Kraftübertragungssystem des Wandlers 1, gedreht werden und ist mit dem zweiten Kupplungsmittel 3b verbunden. Außerdem ist, gemäß der vorliegenden Erfindung, die erste Antriebswelle 5 ein zylindrisches Hohlelement, und die zweite Antriebswelle 6 ist drehbar koaxial innerhalb der ersten Antriebswelle 5 angeordnet. Somit kann sich die erste Antriebswelle 5 um die zweite Antriebswelle 6 drehen, und die zweite Antriebswelle 6 kann sich ihrerseits innerhalb der ersten Antriebswelle 5 drehen. Die erste Antriebswelle 5 und die zweite Antriebswelle 6 können durch zweckmäßig gewählte Aktivierung des Kupplungsmittels 3 unabhängig voneinander gedreht werden.
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Das Kupplungsmittel 3 umfasst das erste Kupplungsmittel 3a, das bei Vorwärtsbewegung eines Automobils (Fahrzeug) in Betrieb genommen wird und dafür geeignet ist, die Antriebskraft des Motors (Antriebsquelle) E über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Rädern (Antriebsrädern D) zu übertragen, und ein zweites Kupplungsmittel 3b, das dafür geeignet ist, die Antriebskraft des Motors E ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Rädern D zu übertragen. Das erste und das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b umfassen jeweils mehrere antriebsseitige Kupplungsscheiben 3aa und 3ba und mehrere abtriebsseitige Kupplungsscheiben 3ba und 3bb, die – von den Zeichnungen aus gesehen – nach rechts und links verschoben werden können, und bilden somit Mehrscheibenkupplungen.
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In dem ersten Kupplungsmittel 3a sind die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa an einem Verbindungselement 15 montiert, das mit der ersten Antriebswelle 5 verbunden und verzahnt ist, und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ab sind an einem kastenartigen Element 17 montiert, und die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ab sind miteinander im Wechsel angeordnet, so dass eine Schichtstruktur entsteht. Diese antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ab können aneinander gepresst oder voneinander gelöst werden. 6 zeigt einen Zustand, bei dem das erste Kupplungsmittel 3a betätigt ist und die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ab gegeneinander gepresst sind.
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Des Weiteren sind in dem zweiten Kupplungsmittel 3b die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba an einem Verbindungselement 16 montiert, das mit der zweiten Antriebswelle 6 verbunden und verzahnt ist, und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb sind an dem kastenartigen Element 17 montiert, und die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb sind miteinander im Wechsel angeordnet, so dass eine Schichtstruktur entsteht. Diese antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb können aneinander gepresst oder voneinander gelöst werden. 7 zeigt einen Zustand, bei dem das zweite Kupplungsmittel 3b betätigt ist und die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb gegeneinander gepresst sind. Der Begriff „getrennt” meint im Sinne des vorliegenden Textes einen Zustand, bei dem ein an die Kupplungsscheiben angelegter Druck aufgehoben ist. Das heißt, es nicht unbedingt ein physisch getrennter Zustand gemeint. Die Übertragung von Antriebskraft ist im zusammengepressten Zustand möglich und wird im getrennten Zustand unterbrochen.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst das Kupplungsmittel 3 das erste Kupplungsmittel 3a, das zweite Kupplungsmittel 3b und zwei Hydraulikkolben P1 und P2, die dem ersten bzw. dem zweiten Kupplungsmittel 3a und 3b entsprechen, die in demselben kastenartigen Element 17 enthalten sind, und das erste und das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b können selektiv durch Steuern des Hydraulikdrucks zum Betätigen der Hydraulikkolben P1 und P2 betätigt werden.
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Das heißt, der Hydraulikkolben P1 wird in 3 nach rechts entgegen der Wirkkraft einer Rückholfeder 3c bewegt, indem das Arbeitsöl in eine Hydraulikkammer S1 zwischen dem kastenartigen Element 17 und dem Hydraulikkolben P1 strömt. Dadurch drücken Spitzen, die an dem Hydraulikkolben P1 ausgebildet sind, gegen das erste Kupplungsmittel 3a, um die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ab in einen Presskontakt miteinander zu bringen. Die Spitzen, die an dem Hydraulikkolben P1 ausgebildet sind, können durch Aussparungen geschoben werden, die an den Umfangsrändern der antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und der abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb des zweiten Kupplungsmittels 2b ausgebildet sind, wie in 4 gezeigt.
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Der Hydraulikkolben P2 wird in 3 nach rechts entgegen der Wirkkraft einer Rückholfeder 3c bewegt, indem das Arbeitsöl in eine Hydraulikkammer S2 zwischen dem Hydraulikkolben P1 und dem Hydraulikkolben P2 strömt. Dadurch drücken Spitzen, die an dem Hydraulikkolben P2 ausgebildet sind, gegen das zweite Kupplungsmittel 3b, um die antriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3bb in einen Presskontakt miteinander zu bringen. Somit können das erste Kupplungsmittel 3a und das zweite Kupplungsmittel 3b selektiv durch Steuern der Hydraulikdrücke, mit denen die Hydraulikkolben P1 und P2 bewegt werden, betätigt werden.
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Das kastenartige Element 17, das einen Teil des Kupplungsmittels 3 bildet, ist mit einem Verbindungselement 18 verbunden, an dem ein Zahnrad G1 ausgebildet ist, das in ein Zahnrad G2 eingreift, das an der Abtriebswelle 9 ausgebildet ist. Somit kann die Antriebskraft des Motors E, die über das erste und das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b übertragen wird, über das kastenartige Element 17 und das Verbindungselement 18 zu der Abtriebswelle 9 übertragen werden.
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Das Auswahlmittel 4 betätigt selektiv das erste Kupplungsmittel 3a oder das zweite Kupplungsmittel 3b durch zweckmäßiges Auswählen der Aktivierung der Hydraulikkolben P1 oder P2, wobei Arbeitsöl mit einem vorgegebenen Druck gemäß den Zuständen (z. B. Fahrtgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, Karosserieneigung usw.) eines Fahrzeugs bei seinem Vortrieb (einschließlich Anfahren) in die Hydraulikkammer S1 oder S2 geleitet wird, um die Antriebskraft des Motors E über das – oder ohne das – Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D zu übertragen.
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Das Auswahlmittel 4 ist in einer (nicht gezeigten) ECU zum Steuern des Motors E untergebracht und so programmiert, dass das Kupplungsmittel 3 z. B. auf der Grundlage von Zuständen betätigt wird, die in einem Diagramm (wo eine Gaspedalstellung auf der Ordinate und eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Abszisse dargestellt ist) von 5 gezeigt sind. Gemäß dem Diagramm von 5 werden folgende Modi (a)–(f) zweckmäßig ausgewählt, so dass das erste Kupplungsmittel 3a oder das zweite Kupplungsmittel 3b gemäß einem dieser Modi (a)–(f) zweckmäßig ausgewählt und betätigt werden können, und zwar: (a) Leerlaufmodus (Neutral-Modus, in dem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b nicht betätigt werden, wenn ein Fahrzeug durch Bremsbetätigung zum Stillstand gebracht wird); (b) Kriechmodus (ein Modus, bei dem die Kriechneigung des Drehmomentwandlers 1 ausgenutzt wird, wobei das erste Kupplungsmittel 3a) betätigt wird; (c) Abwürgemodus (ein Modus, bei dem das erste Kupplungsmittel 3a beim Anfahren eines Fahrzeugs betätigt wird); (d) Direktanfahrmodus (ein Modus, bei dem das zweite Kupplungsmittel 3b beim Anfahren eines Fahrzeugs betätigt ist); (e) Drehmomentgeteilter Anfahrmodus; und (f) Drehmomentwandler-Anfahrmodus (ein Modus, bei dem das erste Kupplungsmittel 3a betätigt wird).
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Der drehmomentgeteilte Anfahrmodus (e) ist ein Modus, bei dem die Antriebskraft, die über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 übertragen wird, und die Antriebskraft, die ohne Nutzung des Kraftübertragungssystems des Drehmomentwandlers 1 übertragen wird, in einem vorgegebenen Verhältnis zu den Antriebsrädern D übertragen wird, indem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b betätigt wird. Das Verhältnis der zu übertragenden Antriebskräfte kann beliebig eingestellt werden. 8 zeigt einen Zustand, bei dem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b betätigt werden und die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3aa und 3ab sowie die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 3ba und 3bb gegeneinander gepresst sind.
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Weil, wie oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung das erste oder das zweite Kupplungsmittel 3a bzw. 3b gemäß den im Diagramm von 5 gezeigten Modi selektiv betätigt werden können, so dass Zustände eines Fahrzeugs verglichen werden können, ist es möglich, die Antriebskraft des Motors E ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 unter den Zuständen des Anfahrens auf ebenem Untergrund, des Fahrens ebenem Untergrund und des Bergabfahrens zu den Antriebsrädern D zu übertragen, und es ist außerdem möglich, die Antriebskraft des Motors E unter den Zuständen des Anfahrens am Berg, des Fahrens am Berg und des Stop-and-Go-Betriebes in einem Verkehrsstau über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D zu übertragen.
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Andererseits umfasst das dritte Kupplungsmittel 8 eine Mehrscheibenkupplung und dient dazu, die Antriebskraft des Motors E im Rückwärtsgang über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D zu übertragen. Das heißt, die Antriebskraft des Motors E kann mit einem Zahnrad G3, das an dem Verbindungselement 15 ausgebildet ist und mit einem Zahnrad G4 im Eingriff steht, das an einem Verbindungselement 19 auf einer Seite der Abtriebswelle 9 ausgebildet ist, über ein dazwischen angeordnetes (nicht gezeigtes) Zwischenrad zu dem dritten Kupplungsmittel 8 übertragen werden, indem ein Gangwahlhebel in die Rückfahrposition bewegt wird.
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Ähnlich dem ersten Kupplungsmittel 3a und dem zweiten Kupplungsmittel 3b umfasst das dritte Kupplungsmittel 8, wie in 9 gezeigt, ein kastenartiges Element 20, das mit der Abtriebswelle 9 verbunden und verblockt ist. Das kastenartige Element 20 enthält einen Hydraulikkolben P3 und antriebsseitige Kupplungsscheiben 8a und die abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 8b, die miteinander im Wechsel angeordnet sind und einen Schichtaufbau bilden. Somit können die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 8a bzw. 8b durch Betätigen des Hydraulikkolbens P3 gegeneinander gepresst oder getrennt werden. 9 zeigt einen Zustand, bei dem die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungsscheiben 8a bzw. 8b durch Betätigung des Hydraulikkolbens P3 gegeneinander gepresst sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kraftübertragungsvorrichtung so aufgebaut, dass das Auswahlmittel 4 nur das dritte Kupplungsmittel 8 im Rückwärtsgang eines Fahrzeugs betätigen kann. Das heißt, wenn der Gangwahlhebel in die Rückfahrstellung (R) bewegt wird, so wird die Vorrichtung in den R-Modus (g) geschaltet, wie in der Tabelle von 5 gezeigt, und somit kann die Antriebskraft des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D übertragen werden.
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Da die Kraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Auswahlmittel 4 zum Übertragen der Antriebskraft des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D oder zum Übertragen der Antriebskraft des Motors E zu den Antriebsrädern D ohne Nutzung des Kraftübertragungssystems des Drehmomentwandlers durch zweckmäßiges Auswählen der Aktivierung des ersten Kupplungsmittels 3a oder des zweiten Kupplungsmittels 3b gemäß Zuständen des Fahrzeugs umfasst, ist es möglich, einer Vergrößerung des technischen Aufwandes und der Abmessungen der Vorrichtung entgegenzuwirken und das Anfahrverhalten mittels der Drehmomentverstärkungsfunktion eines Drehmomentwandlers zu verbessern sowie den Wirkungsgrad der Kraftübertragung während einer gleichmäßigen Bewegung eines Fahrzeugs zu verbessern. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Erfindung auch den Wegfall einer Überbrückungskupplung des Standes der Technik.
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Weil des Weiteren die erste Antriebswelle 5 und die zweite Antriebswelle 6 koaxial zueinander angeordnet sind, ist es möglich, die Gesamtgröße der Kraftübertragungsvorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren, wo sich beide separat und unabhängig voneinander erstrecken. Weil darüber hinaus die zweite Antriebswelle 6 über einen Dämpfermechanismus 7 zum Dämpfen von Drehmomentschwankungen mit dem Motor E verbunden ist, ist es möglich, Schwingungen des Motors E zu dämpfen, die zu dem zweiten Kupplungsmittel 3b übertragen werden.
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In einem solchen Fall kann zwar der Dämpfermechanismus 7 die Wandlerüberbrückung des Standes der Technik verwenden, doch es ist auch möglich, Federn mit größerem Durchmesser zu verwenden oder die Position ihrer Anordnung zu verändern. In diesem Fall, wie in 15 gezeigt, ist es möglich, einen Dämpfermechanismus 7' zu bilden, der innerhalb des Drehmomentwandlers 1 angeordnet ist, und der Dämpfermechanismus und eine Turbine T, die einen Teil des Drehmomentwandlers 1 bildet, werden axial (d. h. in der rechts-links-Richtung in 1) einander überlappend angeordnet. Dadurch kann die axiale Größe des Drehmomentwandlers 1 reduziert werden.
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Weil das Auswahlmittel 4 sowohl das erste Kupplungsmittel 3a als auch das zweite Kupplungsmittel 3b gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs (z. B. wenn der drehmomentgeteilte Anfahrmodus (e) in dem Diagramm von 5 gewählt ist) betätigen kann und die Antriebskraft, die über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 übertragen wird, und die Antriebskraft, die ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 übertragen wird, in einem vorgegebenen Verhältnis zu den Antriebsrädern D übertragen werden, ist es außerdem möglich, die zu den Antriebsrädern D zu übertragende Leistung auf einfache Weise zu justieren. In diesem Fall ist es bevorzugt, das Verhältnis der Antriebskraft zwischen der Situation, wo die Drehmomentverstärkungsfunktion des Drehmomentwandlers 1 häufig genutzt wird, und der Situation, wo eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Kraftübertragung beabsichtigt ist und Schlupf des Drehmomentwandlers 1 verhindert werden soll, zu verändern.
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Weil das erste Kupplungsmittel 3a und das zweite Kupplungsmittel 3b nicht betätigt und in einem neutralen Zustand gehalten werden, wenn ein Fahrzeug durch Bremsen zum Stillstand gebracht wird (z. B. wenn der Leerlaufmodus (a) in dem Diagramm von 5 gewählt ist), ist es dementsprechend möglich, den Kraftstoffverbrauch zu senken. Weil des Weiteren die Kraftübertragungsvorrichtung ein drittes Kupplungsmittel 8 zum Übertragen der Antriebskraft des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D umfasst, und das Auswahlmittel 4 nur das dritte Kupplungsmittel 8 im Rückwärtsgang des Fahrzeugs betätigen kann, ist es möglich, einer Vergrößerung der Kraftübertragungsvorrichtung entgegenzuwirken, indem das Kraftübertragungssystem über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 nur im seltener genutzten Rückwärtsgang verwendet wird.
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Weil des Weiteren das Kupplungsmittel 3 das erste und das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b und die zwei Hydraulikkolben P1 und P2 umfasst, die dem ersten bzw. dem zweiten Kupplungsmittel 3a und 3b entsprechen und innerhalb desselben kastenartigen Elements 17 enthalten sind, und das erste und das zweite Kupplungsmittel 3a und 3b zweckmäßig und selektiv durch Steuern des Hydraulikdrucks zum Betätigen der Hydraulikkolben P1 und P2 aktiviert werden können, ist es möglich, den technischen Aufwand und die Gesamtgröße der Kraftübertragungsvorrichtung weiter zu reduzieren.
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Die drehzahlveränderliche Einheit A ist bevorzugt eine Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung 24 (z. B. CVT: Continuously Variable Transmission), wie in 14 gezeigt. In diesem Fall kann die Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung 24 zwischen dem zweiten Kupplungsmittel 3b des Kupplungsmittels 3 und den Antriebsrädern D in dem Weg eines Kraftübertragungssystems von dem Motor E eines Fahrzeugs zu den Antriebsrädern D angeordnet sein.
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Eine solche Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung 24 umfasst zwei Riemenscheiben Q1 und Q2 und einen Riemen V, der sich dazwischen erstreckt, und kann eine gewünschte Geschwindigkeit durch unabhängiges Verändern der Durchmesser der Riemenscheiben Q1 und Q2, über die der Riemen V läuft, mittels eines Hydraulikdrucksteuerkreises 23 bewerkstelligen. Die Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung 24 umfasst des Weiteren eine CVTECU 22, die elektrisch mit einem Bremsschalter eines Bremspedals verbunden ist, einen Positionssensor eines Gangwahlhebels, eine (nicht gezeigten) Motor-ECU usw., und der Hydrauliksteuerkreis 23 wird des Weiteren durch die CVTECU 22 gesteuert. Die zuvor beschriebenen Hydraulikkolben P1–P3 werden ebenfalls selektiv durch den Hydraulikdrucksteuerkreis 23 gesteuert.
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Da eine Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung 24 zwischen dem zweiten Kupplungsmittel 3b des Kupplungsmittels 3 und den Antriebsrädern D in dem Weg des Kraftübertragungssystems von dem Motor E des Fahrzeugs zu den Antriebsrädern D angeordnet ist, ist es möglich, sowohl die Kupplung für den Vortrieb eines Fahrzeug als auch die Kupplung zum Übertragen der Antriebskraft zu den Antriebsrädern D ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 in dem zweiten Kupplungsmittel 3b zu verwenden. Ein Bezugsbuchstabe F bezeichnet ein Differenzialgetriebe eines Fahrzeugs.
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Die vorliegende Erfindung ist oben beschrieben worden; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt, was im vorliegenden Text beschrieben und gezeigt wurde. Zum Beispiel kann die Kraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so aufgebaut sein, dass das Auswahlmittel 4 jeden Modus (a)–(f) entsprechend dem Neigungswinkel eines Fahrzeugs zusätzlich zu dem, was in 5 gezeigt ist, einstellt. Und obgleich es als eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, dass die erste und die zweite Antriebswelle 5 bzw. 6 koaxial zueinander angeordnet sind, können sie auch getrennt und parallel zueinander angeordnet werden.
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Des Weiteren ist es als eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, dass die Antriebskraft des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu den Antriebsrädern D durch Betätigen nur des dritten Kupplungsmittels 8 im Rückwärtsgang eines Fahrzeugs übertragen wird. Es ist aber auch möglich, die Kraftübertragungsvorrichtung so auszulegen, dass ein viertes Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebskraft des Motors E zu den Antriebsrädern D ohne das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers 1 zu der Vorrichtung hinzugefügt wird und entweder das dritte Kupplungsmittel 8 oder das viertes Kupplungsmittel zweckmäßig gemäß einem Zustand eines Fahrzeugs im Rückwärtsgang ausgewählt werden kann.
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Obgleich es in der veranschaulichten Ausführungsform möglich ist, dass das zweite Kupplungsmittel 3b die Antriebskraft zusätzlich zu dem ersten Kupplungsmittel 3a übertragen kann, wenn der Hydraulikkolben P1 betätigt wird, kann die Kraftübertragungsvorrichtung des Weiteren auch so gebaut werden, dass ein zusätzlicher Endanschlag 21 auch auf der Seite des zweiten Kupplungsmittels 3b angeordnet wird, wie in 10 gezeigt; und das zweite und das erste Kupplungsmittel 3b und 3a können unabhängig voneinander betätigt werden. In einem solchen Fall ist ein Zustand, bei dem nur das erste Kupplungsmittel 3a betätigt wird, in 11 gezeigt; ein Zustand, bei dem nur das zweite Kupplungsmittel 3b betätigt wird, ist in 12 gezeigt; und ein Zustand, bei dem sowohl das erste als auch das zweite Kupplungsmittel 3a bzw. 3b betätigt werden, ist in 13 gezeigt.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist zwar gezeigt, dass die Antriebsquelle der Motor E ist; aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und andere Antriebsquellen, z. B. ein Elektromotor, der in einem Elektroauto und einem Hybrid-Pkw verwendet wird, kann ebenfalls verwendet werden. Des Weiteren ist in der veranschaulichten Ausführungsform zwar gezeigt, dass das Auswahlmittel 4 in der ECU enthalten ist; doch es kann auch in einem separat angeordneten Mikrocomputer untergebracht sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung kann auf jegliche Kraftübertragungsvorrichtungen angewendet werden, die unterschiedliche Konfigurationen im äußeren Erscheinungsbild oder in ihren Bauteilen aufweisen oder zusätzliche Funktionen haben, wenn die Kraftübertragungsvorrichtung mit einem Auswahlmittel zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentwandlers zu den Rädern oder zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebsquelle zu den Rädern ohne Nutzung des Kraftübertragungssystems des Drehmomentwandlers durch zweckmäßiges Auswählen der Aktivierung des ersten Kupplungsmittels oder des zweiten Kupplungsmittels gemäß Zuständen des Fahrzeugs im Fahrmodus, einschließlich des Anfahrens, ausgestattet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Getriebe
- 3
- Kupplungsmittel
- 3a
- erstes Kupplungsmittel
- 3b
- zweites Kupplungsmittel
- 4
- Auswahlmittel
- 5
- erste Antriebswelle
- 6
- zweite Antriebswelle
- 7, 7'
- Dämpfermechanismus
- 8
- drittes Kupplungsmittel
- 9
- Abtriebswelle
- 10
- Getriebegehäuse
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Abdeckelement
- 13
- Drehmomentwandlerglocke
- 14
- Verbindungselement
- 15, 16
- Verbindungselement
- 17
- kastenartiges Element
- 18, 19
- Verbindungselement
- 20
- kastenartiges Element
- 21
- Endanschlag
- 22
- CVTECU
- 23
- Hydraulikdrucksteuerkreis
- 24
- Einheit mit stufenlos einstellbarer Übersetzung
- E
- Motor (Antriebsquelle)
- A
- drehzahlveränderliche Einheit
- D
- Antriebsräder (Räder)
- P1–P3
- Hydraulikkolben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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