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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Getriebe für ein Fahrzeug
und insbesondere eine Kupplung in einem Automatikgetriebe eines
Hybridelektrofahrzeugs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kraftfahrzeuge
mit Automatikgetrieben stützen
sich auf eine Hauptgetriebepumpe, um während des Getriebebetriebs
einen Fluiddruck zum Betreiben von Kupplungen innerhalb des Getriebes
zu liefern. Allerdings arbeitet die Hauptgetriebepumpe nicht, wenn
die Fahrzeugmaschine angehalten ist. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
zu verbessern, halten Hybridfahrzeuge mit Automatikgetrieben die
Maschine an, wenn das Fahrzeug zu einem Halt kommt. Somit kann es
dann, wenn ein Fahrzeug aus einem Halt beschleunigt, eine kleine
Verzögerung
geben, während
sich innerhalb der Fluidleitungen der Druck aufbaut, bevor die richtige
Getriebekupplung eingerückt
werden kann. Um diese Verzögerung
zu vermeiden, kann das Fahrzeug eine Zusatzpumpe nutzen, um während des
Anfahrens des Fahrzeugs aus einem Halt Fluiddruck an die Getriebekupplungen
zu liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Automatikgetriebe mit normalerweise eingerückten Scheibenkupplungen enthält eine Hauptgetriebepumpe,
die mit dem Getriebe verbunden ist, und wenigstens eine Kupplungsbaugruppe, die
sich innerhalb des Getriebes befindet. Wenn die Hauptgetriebepumpe
nicht arbeitet, ist die Kupplungsbaugruppe in einer eingerückten Position.
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Die
Kupplungsbaugruppe enthält
einen Kolben, der zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position
beweglich ist, und wenigstens eine Feder, die funktional mit dem
Kolben verbunden ist. Der Kolben ist betreibbar, um die wenigstens
eine Feder zwischen der eingerückten
Position und einer ausgerückten
Position zu bewegen. Wenn die Feder in der eingerückten Position
ist, überträgt eine
Mehrzahl von Kupplungsscheiben Drehmoment.
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Ein
Verfahren zum Betreiben der Kupplungsbaugruppe enthält das Drängen der
Mehrzahl von Kupplungsscheiben in die eingerückte Position mit wenigstens
einer Feder, so dass die Mehrzahl von Kupplungsscheiben Drehmoment
von einer zur anderen überträgt. Daraufhin
enthält
es das Zusammendrücken
der wenigstens einen Feder, um die Kupplungsscheiben zu lösen, sodass
sich die Kupplungsscheiben in eine ausgerückte Position bewegen, in der
die Kupplungsscheiben frei gegeneinander rotieren können. Das
Zusammendrücken
der Feder enthält
das Erhöhen
eines Fluiddrucks innerhalb des Kolbens der Kupplungsbaugruppe unter
Verwendung der Getriebepumpe und des Kolbens und der Feder in Antwort
auf den erhöhten
Fluiddruck innerhalb des Kolbens.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Be schreibung der bevorzugten Ausführungsformen und besten Arten
zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Automatikgetriebes mit normalerweise
eingerückten
Scheibenkupplungen für
ein Hybridfahrzeug;
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2 ist
ein vergrößerter schematischer Querschnitt
eines Abschnitts des Automatikgetriebes aus 1, der eine
Mehrzahl von Kupplungen in einer eingerückten Position darstellt;
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3 ist
ein vergrößerter schematischer Querschnitt
eines Abschnitts des Automatikgetriebes aus 1 und 2,
der eine Mehrzahl von Kupplungen in einer eingerückten Position darstellt;
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4 ist
ein vergrößerter schematischer Querschnitt
eines Abschnitts des Automatikgetriebes aus 1, der eine
andere Ausführungsform
einer Mehrzahl von Kupplungen in einer eingerückten Position darstellt; und
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5 ist
ein vergrößerter schematischer Querschnitt
eines Abschnitts des Automatikgetriebes aus 1 und 4,
der eine andere Ausführungsform
einer Mehrzahl von Kupplungen in einer ausgerückten Position darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in
den verschiedenen Ansichten auf die gleichen oder auf ähnliche Bauteile
beziehen, ist 1 eine schematische Ansicht
eines beispielhaften Fahrzeugs 10, das ein Automatikgetriebe 12 aufweist.
Das Automatikgetriebe 12 enthält eine Mehrzahl von Planetenradsätzen 14. Innerhalb
des Getriebes 12 befindet sich eine Mehrzahl von Kupplungen 16A–E, die
die Planetenradsätze 14 voneinander
und/oder von einem feststehenden Objekt wie etwa einem Gehäuse 18 des
Getriebes 12 ein- und ausrücken. Die Anzahl der Kupplungen 16A–E kann
gemäß der Anordnung
des Getriebes 12, in der sie verwendet werden, variieren.
Außerdem
kann das Getriebe 12 in Abhängigkeit von der Funktion jeder
spezifischen Kupplung 16A–E mehrere
Typen und Größen von
Kupplungen 16A–E enthalten.
Der Fachmann auf dem Gebiet wäre
in der Lage, für
ein spezifisches Getriebe die geeignete Anzahl, die geeignete Größe und den
geeigneten Typ der Kupplung zu bestimmen.
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Das
Getriebe 12 enthält
eine erste Kupplung 16A und eine zweite Kupplung 16B,
die normalerweise eingerückte
Kupplungen sind. Das heißt,
die erste Kupplung 16A und die zweite Kupplung 16B sind
in einer eingerückte
Position, wenn sie in Ruhe sind, und werden in eine ausgerückte Position
bewegt, wenn auf die Kupplung 16A, 16B Kraft ausgeübt wird.
In der gezeigten Ausführungsform
sind die erste Kupplung 16A und die zweite Kupplung 16B so
ausgewählt,
dass sie normalerweise eingerückt
sind, da die erste Kupplung 16A und die zweite Kupplung 16B eingerückt sein
müssen,
wenn das Fahrzeug 12 im ersten Gang oder rückwärts arbeitet.
Wenn das Fahrzeug 10 nach einem Halt startet, wird entweder
der erste Gang oder der Rückwärtsgang
verwendet. Somit werden die erste Kupp lung 16A und die
zweite Kupplung 16B in einer eingerückten Position sein, wenn das
Fahrzeug 10 nach einem Halt startet.
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2 stellt
eine vergrößerte schematische Ansicht
eines Querschnitts für
einen Abschnitt des Getriebes 12 dar, die die erste Kupplung 16A und
die zweite Kupplung 16B in einer eingerückten Position zeigt. Der Betrieb
der ersten Kupplung 16A und der zweiten Kupplung 16B erfolgt
mit Bezug auf die erste Kupplung 16A, obgleich beide Kupplungen
auf ähnliche
Weise arbeiten. Die erste Kupplung 16A enthält eine
Mehrzahl von Kupplungsscheiben 20. Die Mehrzahl von Kupplungsscheiben 20 enthält wenigstens eine
feststehende Kupplungsscheibe 20A und wenigstens eine rotierende
Kupplungsscheibe 20B. Die feststehende Kupplungsscheibe 20A ist
an einem Objekt 21, das feststehend ist, wie etwa an einem Kupplungsgehäuse, angebracht.
Die rotierende Kupplungsscheibe 20B ist an einem Objekt,
das rotieren kann, wenn die Kupplung in einer ausgerückten Position
ist, wie etwa an einem der Planetenradsätze 14 des Getriebes 12,
angebracht.
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Mit
der Mehrzahl der Kupplungsscheiben 20 steht eine Trägerplatte 22 in
Kontakt. Eine Feder 24 wendet auf die Trägerplatte 22 eine
Kraft an, um die Trägerplatte 22 mit
der Mehrzahl der Kupplungsscheiben 20 in Eingriff zu bringen.
In der gezeigten Ausführungsform
ist die Feder 24 eine Tellerfeder. Allerdings können auch
andere Typen von Federn verwendet werden.
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Die
erste Kupplung 16A weist einen Kolben 26 auf,
der fluidtechnisch mit einer Hauptgetriebepumpe 28 (schematisch
gezeigt) verbunden ist. Die Hauptgetriebepumpe 28 ist die
Pumpe, die Druckfluid für
den Kupplungseingang, die Kupplungskühlung und die Kupplungsschmierung
liefert. Von dem Kolben 26 verläuft eine Mehrzahl von Fingern 32 zu
der Träger platte 22.
Die Mehrzahl von Fingern 32 verläuft durch Öffnungen 34 in einigen
der Kupplungsscheiben 20. Die Finger 32 sind in
einem konzentrischen Ring um eine Achse 36 des Getriebes 12 angeordnet,
um einen gleichmäßigen Druck
auf die Trägerplatte 22 auszuüben. Wenn
eine Fahrzeugmaschine (nicht gezeigt) eingeschaltet ist, ist die
Hauptgetriebepumpe 28 funktionsfähig. Die Hauptgetriebepumpe 28 übt über eine
Fluidleitung 38 einen Druck auf den Kolben 26 aus.
Wenn der auf den Kolben 26 wirkende Fluiddruck ausreicht,
die durch die Feder 24 ausgeübte Kraft zu überwinden,
bewegt sich die Trägerplatte 22 von
den Kupplungsscheiben 20 weg, um die erste Kupplung 16A auszurücken. 3 stellt
die erste Kupplung 16A und die zweite Kupplung 16B in einer
ausgerückten
Position dar.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist die Trägerplatte 22 durch
einen Zwischenraum 40 mit ausreichender Breite, um eine
Drehmomentübertragung über die
Kupplung 120 zu verhindern, von den Kupplungsscheiben 20 beabstandet.
Die Feder 24 wird wegen der Kraft, die durch die Mehrzahl
von Fingern 32 im Ergebnis des auf den Kolben 26 wirkenden
Fluiddrucks auf die Trägerplatte 22 ausgeübt wird,
durch die Trägerplatte 22 zusammengedrückt. Wenn
die erste Kupplung 16A wieder ausgerückt werden muss, wird der Fluiddruck
zu dem entsprechenden Kolben 26 verringert. Die Kraft auf
die Trägerplatte 22 durch
die Feder 24 bewegt die Trägerplatte 22 in Kontakt
mit den Kupplungsscheiben 20, um den Zwischenraum 40 zu
beseitigen. Auf einer gegenüberliegenden
Seite der Feder 24 von der Trägerplatte 22 befindet
sich ein Sprengring 42. Der Sprengring 42 befestigt
die Feder 24 innerhalb der ersten Kupplung 16A und
ist für
die durch die Feder 24 auferlegte Kraft das auf Masse festgelegte
Reaktionselement.
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Die
Feder 24 weist eine Federdicke 44 auf. Die Federdicke 44 bestimmt
den Betrag der Kraft, die durch die Feder 24 auf die Trägerplatte 22 ausgeübt wird,
und den Betrag der Kraft, die der Kolben 26 ausüben muss,
um die erste Kupplung 16A auszurücken. Somit kann die Federdicke 44 auf
der Grundlage des Fluiddrucks bestimmt werden, von dem erwünscht ist,
dass er die Kupplung 16A für eine bestimmte Fahrzeugausgestaltung
ausrückt.
Der Fachmann auf dem Gebiet könnte
den richtigen Fluiddruck und die richtige Federdicke 44 für das Ausrücken der
ersten Kupplung 16A bestimmen.
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4 stellt
eine vergrößerte schematische Ansicht
eines Querschnitts eines Abschnitts eines Getriebes 112 dar,
die eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Das Getriebe 112 enthält eine
erste Kupplung 116A und eine zweite Kupplung 116B,
die in einer eingerückten
Position dargestellt sind. Der Betrieb der ersten Kupplung 116A und
der zweiten Kupplung 116B erfolgt mit Bezug auf die erste
Kupplung 116A, obgleich beide Kupplungen auf ähnliche
Weise arbeiten. Die erste Kupplung 116A enthält eine
Mehrzahl von Kupplungsscheiben 120. Die Mehrzahl von Kupplungsscheiben 120 enthält wenigstens
eine feststehende Kupplungsscheibe 120A und wenigstens
eine rotierende Kupplungsscheibe 120B. Die feststehende Kupplungsscheibe 120A ist
an einem Objekt 121, das feststehend ist, wie etwa an einem
Kupplungsgehäuse,
angebracht. Die rotierende Kupplungsscheibe 120B ist an
einem Objekt, das rotieren kann, wenn die Kupplung in einer ausgerückten Position
ist, wie etwa an einer mit einem der Planetenradsätze 114 des
Getriebes 112 verbundenen Nabe, angebracht.
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Eine
erste Feder 124A und eine zweite Feder 124B üben eine
Kraft auf die Kupplungsscheiben 120 aus, um die Mehrzahl
der Kupplungsscheiben 120 miteinander in Eingriff zu bringen.
In der gezeigten Ausführungsform sind
die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B Tellerfedern.
Allerdings können
auch andere Typen von Federn verwendet werden.
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Die
erste Kupplung 116A weist einen Kolben 126 auf,
der fluidtechnisch mit einer Hauptgetriebepumpe 128 (schematisch
gezeigt) verbunden ist. Eine Mehrzahl von Fingern 132 verläuft von
dem Kolben 126 zu der zweiten Feder 124B. Die
Mehrzahl von Fingern 132 verläuft durch Öffnungen 134 in einigen
der Kupplungsscheiben 120. Die Finger 132 sind
in einem konzentrischen Ring um eine Achse 136 des Getriebes 112 angeordnet,
um einen gleichmäßigen Druck
auf die zweite Feder 124B auszuüben. Die erste Feder 124A und
die zweite Feder 124B sind im Allgemeinen ringförmig und
weisen jeweils einen Innenrand 146A, 146B auf.
Die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B stehen
bei oder nahe dem Innenrand 146B der zweiten Feder 124B in
Kontakt miteinander. Auch die erste Feder 124A und die
zweite Feder 124B weisen einen Außenrand 148A, 148B auf.
Der Außenrand 148A der
ersten Feder 124A steht in Kontakt mit einem Kupplungsgehäuse 150 oder
mit einem Sprengring 142. Die Mehrzahl der Finger 32 steht
bei dem Außenrand 148B oder
in seiner Nähe
in Kontakt mit der zweiten Feder 124B.
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Wenn
eine Fahrzeugmaschine (nicht gezeigt) eingeschaltet ist, ist die
Hauptgetriebepumpe 128 betriebsbereit. Die Hauptgetriebepumpe 128 übt über eine
Fluidleitung 138 Druck auf den Kolben 126 aus.
Wenn der auf den Kolben 126 wirkende Fluiddruck ausreicht,
um die durch die erste Feder 124A und durch die zweite
Feder 124B ausgeübte
Kraft zu überwinden,
drückt
die Mehrzahl von Fingern 132 die erste Feder 124A und
die zweite Feder 124B zusammen. Dies beseitigt die Kraft,
die die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B auf
die Kupplungsscheiben 120 ausüben und rückt die erste Kupplung 116A aus. 5 stellt
die erste Kupplung 116A und die zweite Kupplung 116B in
einer ausgerückten
Position dar.
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Unter
Bezugnahme auf 5 sind die erste Kupplung 116A und
die zweite Kupplung 116B in einer ausgerückten Position
dargestellt. Die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B sind
im Ergebnis des auf den Kolben 126 wirkenden Fluiddrucks durch
die Mehrzahl von Fingern 132 zusammengedrückt. Wie
zu sehen ist, können
die Kupplungsscheiben einen oder keinen Zwischenraum aufweisen,
der sich zwischen ihnen befindet. Da die erste Feder 124A und
die zweite Feder 124B keine Kraft auf die Kupplungsscheiben 120 ausüben, können sie
aber frei und getrennt voneinander rotieren und wird kein Drehmoment über die
Kupplungsscheiben 120 übertragen.
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Wenn
die erste Kupplung 116A wieder eingerückt werden muss, wird der Fluiddruck
zu dem entsprechenden Kolben 126 verringert. Die Kraft
auf die erste Feder 124A und auf die zweite Feder 124B wird
gelöst
und die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B dehnen
sich aus, um die Kupplungsscheiben 120 in Kontakt miteinander
zu bringen. Der Sprengring 142 befindet sich auf einer
der ersten Feder 124A gegenüberliegenden Seite von den
Kupplungsscheiben 120. Der Sprengring 142 befestigt
die erste Feder 124A und die zweite Feder 124B innerhalb
der ersten Kupplung 116A und ist für die durch die erste Feder 124A und
durch die zweite Feder 124B auferlegten Kräfte das
auf Masse festlegende Reaktionselement.
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Die
erste Feder 124A und die zweite Feder 124B weisen
jeweils eine Federdicke 144 auf. Die Federdicke 144 ist
für die
erste Feder 124A und für die
zweite Feder 124B vorzugsweise dieselbe oder nahezu dieselbe,
so dass sich sowohl die erste Feder 124A als auch die zweite
Feder 124B auf einen zueinander vergleichbaren Betrag zusammendrücken. Die
Federdicke 144 bestimmt den Betrag der Kraft, die durch
die erste Feder 124A und durch die zweite Feder 124B auf
die Kupplungsscheiben 120 ausgeübt wird, und den Betrag der
Kraft, die der Kolben 126 ausüben muss, um die erste Kupplung 116A auszurücken. Somit
kann die Federdicke 144 auf der Grundlage des Fluiddrucks
bestimmt werden, von dem gewünscht
ist, dass er die Kupplung für
eine bestimmte Fahrzeugausgestaltung aus rückt. Der Fachmann auf dem Gebiet
könnte
den geeigneten Fluiddruck und die geeignete Federdicke 144 für das Ausrücken der
ersten Kupplung 116A bestimmen.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, zu dem
die Erfindung gehört,
verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen
Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.