DE102010037369B4

DE102010037369B4 - Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung

Info

Publication number: DE102010037369B4
Application number: DE102010037369.9A
Authority: DE
Inventors: Dukhwan Sung
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: US20110124458A1; DE102010037369A1; US8888640B2; CN102072292B; KR20110056981A; CN102072292A; KR101145624B1

Abstract

Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, welches das von einem Motor abgegebene Drehmoment über zwei Pfade überträgt, das Drehmoment addiert, das jeden Pfad durchläuft und in jedem Pfad erhöht wird, und ein Enddrehmoment abgibt, wobei das Automatikgetriebe aufweist:eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2), die einen das Drehmoment des Motors aufnehmenden Planetengetriebesatz (PG) aufweist, das Drehmoment in zwei Anteile aufteilt und die beiden Anteile des Drehmoments an einen ersten und einen zweiten Leistungsabgabepfad (PT1, PT2) überträgt;eine erste Leistungsabgabewelle (18), die mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) in Eingriff steht, um den ersten Leistungsabgabepfad (PT1) zu bilden, und mit einem ersten Abtriebsrad (20) versehen ist;eine Startvorrichtung (4), die ein Drehmomentwandler (T/C) ist, mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) in Eingriff steht, in dem zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) angeordnet ist und das an den zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) übertragene Drehmoment umwandelt, um ein erstes Drehmoment abzugeben;eine Getriebevorrichtung (6), die der Startvorrichtung (4) in dem zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) nachgeordnet ist, um das erste Drehmoment aufzunehmen, ein Mehrfachschalten durchführt und mit einem zweiten Abtriebsrad (26) versehen ist, um ein zweites Drehmoment abzugeben; undeine Übertragungswelle (28), die mit dem ersten und dem zweiten Abtriebsrad (20, 26) in Eingriff steht, das über den ersten Leistungsabgabepfad (PT1) übertragene Drehmoment und das zweite Drehmoment der Getriebevorrichtung (6) addiert und schließlich das Enddrehmoment abgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, das bei Fahrzeugen angewendet wird, und insbesondere ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, bei dem das Drehmoment durch Übertragen des von einem Motor abgegebenen Drehmoments über zwei Pfade und Addieren des den jeweiligen Pfad durchlaufenden Drehmoments erhöht wird.
In letzter Zeit steigt aufgrund der Entwicklung von Motortechnologien die Motorleistung um 20-30% im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor mit derselben Abgasmenge und Größe.
Da ein herkömmliches Getriebe lediglich einen Leistungsabgabepfad aufweist, wird das gesamte Drehmoment des Motors direkt an eine Startvorrichtung, wie einen Drehmomentwandler oder eine Kupplung, übertragen. Daher muss, wenn die Motorleistung ansteigt, die Gestaltung des Getriebes derart verändert werden, dass die Drehmomentabgabekapazität erhöht wird.
Um die Drehmomentabgabekapazität zu erhöhen, müssen aufgrund der Eigenschaften einer Leistungsabgabevorrichtung die Festigkeit einer Achse verstärkt werden und die Anzahl von Reibelementen erhöht werden. Jedoch müsste, wenn die Festigkeit der Achse verstärkt wird, das Gewicht der Achse erhöht werden. Außerdem müsste, wenn die Anzahl der Reibelemente erhöht wird, die Größe des Getriebes erhöht werden. Daher können aufgrund der Erhöhung des Gewichtes der Achse der Kraftstoffverbrauch und das Leistungsvermögen eines Fahrzeuges verschlechtert werden, und aufgrund der Erhöhung der Größe des Getriebes kann die Installierbarkeit des Getriebes verschlechtert werden.
Da es nötig ist, die Gestaltung der Startvorrichtung, wie des Drehmomentwandlers, zu verändern, um ihre Drehmomentkapazität zu erhöhen, sind viel Kosten und Zeit für die Entwicklung erforderlich.
In letzter Zeit wird ein Getriebe mit Drehmomentverzweigung entwickelt, welches das Drehmoment über wenigstens zwei Leistungsabgabepfade überträgt. Das Getriebe mit Drehmomentverzweigung hat den Vorteil, dass die Drehmomentkapazität mit wenigen Veränderungen in der Gestaltung erhöht werden kann.
Einige Beispiele des Getriebes mit Drehmomentverzweigung sind in den US 4 014 223 A , US 4 117 745 A und US 4 226 123 A mit einem in 6A gezeigten Leistungsabgabepfad und in der US 5 201 691 A mit einem in 6B gezeigten Leistungsabgabepfad beschrieben.
Das in 6A gezeigte Getriebe mit Drehmomentverzweigung weist einen ersten Pfad, in dem das Motordrehmoment indirekt über einen Planetengetriebesatz, der eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung 110 ist, und einen Drehmomentwandler, der eine Startvorrichtung 111 ist, an eine Getriebevorrichtung 112 abgegeben wird, und einen zweiten Pfad auf, in dem das Motordrehmoment direkt von der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 110 an die Getriebevorrichtung 112 abgegeben wird. Das Drehmoment, das in dem Drehmomentwandler, der die Startvorrichtung 111 ist, erhöht wird, wird zu dem Drehmoment addiert, das von der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 110 an die Getriebevorrichtung 112 übertragen wird, und das Enddrehmoment wird über die Getriebevorrichtung 112 an ein Antriebsrad abgegeben.
Bei dem in 6B gezeigten Getriebe mit Drehmomentverzweigung wird das Motordrehmoment in dem Drehmomentwandler, der die Startvorrichtung 120 ist, erhöht. Danach wird das Drehmoment über den Planetengetriebesatz der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 121 getrennt an das Antriebsrad und an ein stufenloses Getriebe der Getriebevorrichtung 122 abgegeben. Das von der Getriebevorrichtung 122 abgegebene Drehmoment wird zu dem von der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 121 an das Antriebsrad abgegebenen Drehmoment addiert.
Bei dem in 6A gezeigten Getriebe mit Drehmomentverzweigung wird das gesamte erhöhte Drehmoment an die Getriebevorrichtung abgegeben, was zu Problemen in der Drehmomentabgabekapazität der Getriebevorrichtung führen kann.
Bei dem in 6B gezeigten Getriebe mit Drehmomentverzweigung wird das stufenlose Getriebe als Getriebevorrichtung verwendet. Wenn ein großes Drehmoment an das stufenlose Getriebe abgegeben wird, kann die Drehmomentverzweigungseffizienz verschlechtert werden.
Die US 2005/0 164 818 A1 beschreibt ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, welches das von einem Motor abgegebene Drehmoment über zwei Pfade überträgt, das Drehmoment addiert, das jeden Pfad durchläuft und in jedem Pfad erhöht wird, und ein Enddrehmoment abgibt, wobei das Drehmoment des Motors durch eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung in zwei Anteile aufgeteilt ist, und der jeweilige Anteil des Drehmoments an einen ersten und einen zweiten Leistungsabgabepfad übertragen wird, wobei der erste Leistungsabgabepfad direkt mit einem Antriebsrad verbunden ist, und wobei der zweite Leistungsabgabepfad mit einer Startvorrichtung und einer Getriebevorrichtung versehen ist, die in Reihe derart angeordnet sind, dass sie das Drehmoment erhöhen, und der Abtrieb des zweiten Leistungsabgabepfades zu dem Drehmoment des ersten Leistungsabgabepfades addiert wird, um das Enddrehmoment abzugeben.
Weitere Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung sind aus der DE 11 53 267 A , DE 16 30 849 A , DE 10 32 109 A und US 2003/0 022 749 A1 bekannt.
Mit der Erfindung wird ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung geschaffen, bei dem das an eine Startvorrichtung und eine Getriebevorrichtung abgegebene Drehmoment durch Abgeben des Drehmoments von einem Motor über zwei Pfade reduziert wird, so dass die Drehmomentabgabekapazität und die Größe des Automatikgetriebes mit Drehmomentverzweigung nicht erhöht werden müssen.
Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, welches das von einem Motor abgegebene Drehmoment über zwei Pfade überträgt, das Drehmoment addiert, das jeden Pfad durchläuft und in jedem Pfad erhöht wird, und ein Enddrehmoment abgibt, eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung, die einen das Drehmoment des Motors aufnehmenden Planetengetriebesatz aufweist, das Drehmoment in zwei Anteile aufteilt und die beiden Anteile des Drehmoments an einen ersten und einen zweiten Leistungsabgabepfad überträgt, eine erste Leistungsabgabewelle, die mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung in Eingriff steht, um den ersten Leistungsabgabepfad zu bilden, und mit einem ersten Abtriebsrad versehen ist, eine Startvorrichtung, die ein Drehmomentwandler ist, mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung in Eingriff steht, in dem zweiten Leistungsabgabepfad angeordnet ist und das an den zweiten Leistungsabgabepfad übertragene Drehmoment umwandelt, um ein erstes Drehmoment abzugeben, eine Getriebevorrichtung, die der Startvorrichtung in dem zweiten Leistungsabgabepfad nachgeordnet ist, um das erste Drehmoment aufzunehmen, ein Mehrfachschalten durchführt und mit einem zweiten Abtriebsrad versehen ist, um ein zweites Drehmoment abzugeben, und eine Übertragungswelle auf, die mit dem ersten und dem zweiten Abtriebsrad in Eingriff steht, das über den ersten Leistungsabgabepfad übertragene Drehmoment und das zweite Drehmoment der Getriebevorrichtung addiert und schließlich das Enddrehmoment abgibt.
Die Drehmomentverzweigungsvorrichtung kann einen Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern aufweisen und ist in dem Drehmomentwandler angeordnet, der die Startvorrichtung ist.
Die Drehmomentverzweigungsvorrichtung kann als deren Drehelemente ein Sonnenrad, einen Planetenradträger und ein Hohlrad aufweisen, wobei der Planetenradträger direkt mit einer Abtriebswelle des Motors derart verbunden ist, dass er als ein Antriebselement betrieben werden kann, das Hohlrad mit der den ersten Leistungsabgabepfad bildenden ersten Leistungsabgabewelle verbunden ist, und das Sonnenrad über ein Verbindungselement mit einem Pumpenrad des Drehmomentwandlers verbunden ist und über eine Sperrkupplung mit einem Turbinenrad derart verbunden ist, dass es den zweiten Leistungsabgabepfad bildet.
Das Verbindungselement kann durch Zwischenschalten einer Direktkupplung wahlweise mit einer vorderen Abdeckung des Drehmomentswandlers verbunden sein, die direkt mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist.
Die Getriebevorrichtung kann einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz aufweisen, die Planetengetriebesätze mit Einzelplanetenrädern sind, wobei der erste Planetengetriebesatz als dessen Drehelemente ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Hohlrad aufweist, und der zweite Planetengetriebesatz als dessen Drehelemente ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenradträger und ein zweites Hohlrad aufweist.
Der erste Planetenradträger kann direkt mit dem zweiten Hohlrad verbunden sein, und das erste Hohlrad ist direkt mit dem zweiten Planetenradträger derart verbunden, dass das erste Sonnenrad ein erstes Drehelement ist, der erste Planetenradträger und das zweite Hohlrad ein zweites Drehelement sind, das erste Hohlrad und der zweite Planetenradträger ein drittes Drehelement sind, und das zweite Sonnenrad ein viertes Drehelement ist, wobei das erste Drehelement durch Zwischenschalten einer ersten Kupplung wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle verbunden ist, die mit einem Turbinenrad verbunden ist, wobei das dritte Drehelement durch Zwischenschalten einer zweiten Kupplung wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle verbunden ist und durch Zwischenschalten einer ersten Bremse, die parallel zu einer Einwegkupplung angeordnet ist, wahlweise mit einem Getriebegehäuse verbunden ist, wobei das vierte Drehelement durch Zwischenschalten einer dritten Kupplung wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle verbunden ist und durch Zwischenschalten einer zweiten Bremse wahlweise mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, und wobei das zweite Drehelement mit dem zweiten Abtriebsrad verbunden ist und als ein Abtriebselement betrieben wird, um das zweite Drehmoment abzugeben.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Konzeptes der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Betriebs einer Drehmomentverzweigungsvorrichtung, die bei der Erfindung anwendbar ist;
3 eine schematische Darstellung eines Automatikgetriebes mit Drehmomentverzweigung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Betriebstabelle für eine Getriebevorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Hebeldiagramm für eine Getriebevorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
6A und 6B Blockdiagramme, die herkömmliche Leistungsabgabepfade darstellen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, wird das Drehmoment des Motors an einer Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 in zwei Anteile aufgeteilt, und der jeweilige Anteil des Drehmoments wird über einen ersten und einen zweiten Leistungsabgabepfad PT1 und PT2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung abgegeben. Der erste Leistungsabgabepfad PT1 ist direkt mit einem Antriebsrad verbunden, und eine Startvorrichtung 4 und eine Getriebevorrichtung 6, welche Vorrichtungen zum Erhöhen des Drehmoments sind, sind in dem zweiten Leistungsabgabepfad PT2 in Reihe angeordnet. Die Abtriebsseite des zweiten Leistungsabgabepfades PT2 trifft mit dem ersten Leistungsabgabepfad PT1 zusammen.
Die Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 weist einen Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern auf. Eines von drei Drehelementen wird als ein Antriebselement betrieben, welches das Drehmoment des Motors aufnimmt, und die anderen beiden Drehelemente sind mit dem ersten und dem zweiten Leistungsabgabepfad PT1 und PT2 verbunden. Ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern kann ebenfalls als die Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 verwendet werden.
Außerdem wird im Wesentlichen ein Drehmomentwandler als die Startvorrichtung 4 verwendet. Die Startvorrichtung 4 erhöht das über den zweiten Leistungsabgabepfad PT2 eingegebene Drehmoment und gibt das erhöhte Drehmoment an die Getriebevorrichtung 6 ab. Ein Mehrganggetriebe, das bei einem herkömmlichen Automatikgetriebe angewendet wird, wird als die Getriebevorrichtung 6 verwendet. Die Getriebevorrichtung 6 erhöht das Drehmoment durch Schalten und gibt das Drehmoment ab. In der beispielhaften Ausführungsform wird ein Mehrganggetriebe, das vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang realisiert, als die Getriebevorrichtung 6 verwendet, jedoch können auch andere Mehrganggetriebe mit einer von der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung abweichenden Struktur verwendet werden.
Das von der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 an den zweiten Leistungsabgabepfad PT2 abgegebene Drehmoment wird erhöht, wenn es die Startvorrichtung 4 und die Getriebevorrichtung 6 durchläuft, und zu dem Drehmoment des ersten Leistungsabgabepfades PT1 addiert. Danach wird das Drehmoment über ein Antriebsrad abgegeben.
Konkreter ist in einem Zustand, in dem ein Planetenradträger PC des Planetengetriebesatzes, der die Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 ist, als ein Antriebselement betrieben wird, ein Sonnenrad S mit dem zweiten Leistungsabgabepfad PT2 verbunden, und ein Hohlrad R ist mit dem ersten Leistungsabgabepfad PT1 verbunden. Die mit dem Antriebselement sowie dem ersten und dem zweiten Leistungsabgabepfad PT1 und PT2 verbundenen Drehelemente des Planetengetriebesatzes können untereinander vertauscht werden. Jedoch ist es zum Abgeben des geringen Drehmoments an den zweiten Leistungsabgabepfad PT2 bevorzugt, dass der Planetengetriebesatz aufgrund seiner Betriebscharakteristika dieselbe Verbindungsbeziehung wie in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung hat.
Wenn angenommen wird, dass eine Planetengetriebeübersetzung des Planetengetriebesatzes gleich 3 (d.h. 3:1) ist, und das von dem Motor abgegebene Motordrehmoment Te ist gleich 100, wie in 2 gezeigt ist, wird das Motordrehmoment Te in ein Verhältnis von 1:3 geteilt, und jedes Drehmoment wird an das Sonnenrad S und das Hohlrad R abgegeben. Daher ist das Drehmoment Ts des Sonnenrades gleich 25, und das Drehmoment Tr des Hohlrades ist gleich 75.
Wenn angenommen wird, dass eine Drehmomentwandlerübersetzung der Startvorrichtung 4 gleich 2 ist, und die Getriebeübersetzung der Getriebevorrichtung 6 gleich 3 ist, wird das über den zweiten Leistungsabgabepfad PT2 in die Startvorrichtung 4 eingegebene Drehmoment Ts des Sonnenrades (=25) durch die Drehmomentwandlerübersetzung auf 50 verdoppelt, und das Drehmoment (=50) wird in die Getriebevorrichtung 6 eingegeben. Danach wird das Drehmoment (=50) durch die Getriebeübersetzung auf 150 verdreifacht. Anschließend wird das von der Getriebevorrichtung 6 abgegebene Drehmoment des zweiten Leistungsabgabepfades PT2 (=150) in einem Knotenpunkt 1 zu dem Drehmoment des ersten Leistungsabgabepfades PT1 (=75) addiert, und das Enddrehmoment (=225) wird an das Antriebsrad abgegeben.
In diesem Falle kann, da das Drehmoment, das der Startvorrichtung 4 und der Getriebevorrichtung 6 zugeführt wird, die in dem zweiten Leistungsabgabepfad PT2 angeordnet sind, gering ist, die Gestaltungskapazität (Durchmesser einer Welle, Dicke eines Gehäuses, Größe und Anzahl von Kupplungen) der Bauteile, die bei der Startvorrichtung 4 und der Getriebevorrichtung 6 verwendet werden, geringer als die der Bauteile sein, die bei einer herkömmlichen Getriebevorrichtung 6 verwendet werden. Dementsprechend kann die Größe des Getriebes reduziert werden.
Das Konzept der Erfindung wird beispielhaft in der Annahme beschrieben, dass die Planetengetriebeübersetzung gleich 3 ist, die Drehmomentwandlerübersetzung des Drehmomentwandlers gleich 2 ist, und die Getriebeübersetzung der Getriebevorrichtung gleich 3 ist. Wenn die drei Übersetzungen verändert werden, werden auch das Teilungsverhältnis und das Erhöhungsverhältnis des Drehmoments verändert. Daher können die drei Übersetzungen unter Berücksichtigung einer maximalen Geschwindigkeit eines Fahrzeuges bestimmt werden.
Bei dem in 3 gezeigten Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung ist der Planetengetriebesatz PG der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 als eine Einheit mit dem Drehmomentwandler T/C der Startvorrichtung 4 ausgebildet.
In der Zeichnung ist der Planetengetriebesatz PG in dem Drehmomentwandler T/C montiert, jedoch kann der Planetengetriebesatz PG auch an der Außenseite des Drehmomentwandlers T/C montiert sein.
Der Planetengetriebesatz PG der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 ist ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern und weist drei Drehelemente, d.h. das Sonnenrad S, den Planetenradträger PC und das Hohlrad R auf.
Außerdem weist der Drehmomentwandler T/C der Startvorrichtung 4 eine vordere Abdeckung 10, die mit einer Abtriebswelle EOS des Motors verbunden ist und dreht, ein Pumpenrad 12, das mit einem Drehelement des Planetengetriebesatzes PG verbunden ist, ein Turbinenrad 14, das dem Pumpenrad 12 zugewandt ist, und einen Stator 16 auf, der zwischen dem Pumpenrad 12 und dem Turbinenrad 14 angeordnet ist und aus dem Turbinenrad 14 strömendes Automatikgetriebeöl an das Pumpenrad 12 abgibt, nachdem die Strömungsrichtung des Automatikgetriebeöls geändert ist.
Um den Planetengetriebesatz PG mit dem Drehmomentwandler T/C zu kuppeln, ist der Planetengetriebesatz PG zwischen der vorderen Abdeckung 10 und dem Turbinenrad 14 angeordnet, der Planetenradträger PC und die vordere Abdeckung 10 sind mit der Abtriebswelle EOS des Motors verbunden, das Sonnenrad S ist direkt mit dem Pumpenrad 12 verbunden und durch Zwischenschalten einer Sperrkupplung L/C wahlweise mit dem Turbinenrad 14 verbunden, und das Hohlrad R ist über eine sich nach hinten (entgegengesetzt zur Seite des Motors) erstreckende erste Leistungsabgabewelle 18 mit einem ersten Abtriebsrad 20 verbunden.
Außerdem ist die vordere Abdeckung 10 durch Zwischenschalten einer Direktkupplung E/C mit einem Verbindungselement 22 verbunden, welches das Sonnenrad S mit dem Pumpenrad 12 verbindet, und ein hinteres Ende der vorderen Abdeckung 10 ist direkt mit einer Hydraulikpumpe O/P verbunden.
Die Sperrkupplung L/C kuppelt wahlweise das Pumpenrad 12 mit dem Turbinenrad 14, und die Direktkupplung E/C bringt den Planetengetriebesatz PG in einen Verriegelungszustand derart, dass die Abtriebswelle EOS des Motors direkt mit der Leistungsabgabewelle 18 gekuppelt wird.
Wenn das Motordrehmoment über die vordere Abdeckung 10 und den Planetenradträger PC eingegeben wird, wird 1/4 des Motordrehmoments über das Sonnenrad S in den Drehmomentwandler T/C eingegeben, und 3/4 des Motordrehmoments wird an die erste Leistungsabgabewelle 18 abgegeben, wenn angenommen wird, dass die Planetengetriebeübersetzung gleich 3 ist.
Außerdem wird das in den Drehmomentwandler T/C eingegebene Drehmoment erhöht und an die Getriebevorrichtung 6 übertragen. Als die Getriebevorrichtung 6 kann irgendeine Art von Getriebe verwendet werden, das ein Schalten ermöglicht. In der beispielhaften Ausführungsform wird ein Getriebe verwendet, das vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang realisiert, jedoch ist die Getriebevorrichtung 6 nicht darauf beschränkt.
Die Getriebevorrichtung 6 weist einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz PG1 und PG2 auf, die Planetengetriebesätze mit Einzelplanetenrädern sind. Ein erster Planetenradträger PC1 ist direkt mit einem zweiten Hohlrad R2 verbunden, und ein erstes Hohlrad R1 ist direkt mit einem zweiten Planetenradträger PC2 derart verbunden, dass die Getriebevorrichtung 6 vier Drehelemente N1, N2, N3 und N4 hat.
Dementsprechend ist ein erstes Sonnenrad S1 als ein erstes Drehelement N1 bestimmt, der erste Planetenradträger PC1 und das zweite Hohlrad R2 sind als ein zweites Drehelement N2 bestimmt, das erste Hohlrad R1 und der zweite Planetenradträger PC2 sind als ein drittes Drehelement N3 bestimmt, und ein zweites Sonnenrad S2 ist als ein viertes Drehelement N4 bestimmt.
Außerdem ist das erste Sonnenrad S1, welches das erste Drehelement N1 bildet, über eine zweite Leistungsabgabewelle 24 wahlweise mit dem Turbinenrad 14 derart verbunden, dass das Drehmoment des Turbinenrades 14 wahlweise an das erste Sonnenrad S1 übertragen wird. Eine erste Kupplung C1 ist zwischen der zweiten Leistungsabgabewelle 24 und dem ersten Sonnenrad S7. angeordnet.
Der zweite Planetenradträger PC2, der das dritte Drehelement N3 bildet, ist über eine zweite Kupplung C2 wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle 24 verbunden und über eine erste Bremse B1, die parallel zu einer Einwegkupplung F angeordnet ist, wahlweise mit einem Getriebegehäuse H verbunden.
Außerdem ist das zweite Sonnenrad S2, welches das vierte Drehelement N4 bildet, über eine dritte Kupplung C3 wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle 24 verbunden und über eine zweite Bremse B2 wahlweise mit dem Getriebegehäuse H verbunden, und der erste Planetenradträger PC1, der das zweite Drehelement N2 bildet, ist direkt mit einem zweiten Abtriebsrad 26 verbunden und wird immer als ein Abtriebselement betrieben.
Wie in 4 gezeigt, werden die Kupplungen C1, C2 und C3 und die Bremsen B1 und B2 in jeder Schaltstufe wahlweise betrieben.
Die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 werden in einem ersten Vorwärtsgang D1 betrieben, die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 werden in einem zweiten Vorwärtsgang D2 betrieben, die erste und die zweite Kupplung C1 und C2 werden in einem dritten Vorwärtsgang D3 betrieben, die zweite Kupplung C2 und die zweite Bremse B2 werden in einem vierten Vorwärtsgang D4 betrieben, und die dritte Kupplung C3 und die erste Bremse B1 werden in einem Rückwärtsgang REV betrieben.
In der beispielhaften Ausführungsform werden die erste Kupplung C7. und die erste Bremse B1 im ersten Vorwärtsgang D1 betrieben. Jedoch kann in dem Falle, in dem die erste Bremse B1 parallel zu der Einwegkupplung F angeordnet ist, nicht die erste Bremse B1, sondern die Einwegkupplung F im ersten Vorwärtsgang D1 derart betrieben werden, dass das Schaltgefühl beim Schalten in den zweiten Vorwärtsgang D2 verbessert wird.
In dem Hebeldiagramm in 5 stellt eine untere horizontale Linie eine Drehzahl von „0“ dar, und eine obere horizontale Linie stellt eine Drehzahl von „1,0“ dar, d.h. diese Drehzahl ist dieselbe wie die der zweiten Leistungsabgabewelle 24.
Vier vertikale Linien stellen nacheinander von links das erste Sonnenrad S1, welches das erste Drehelement N1 bildet, den ersten Planetenradträger PC1 und das zweite Hohlrad R2, die das zweite Drehelement N2 bilden, das erste Hohlrad R1 und den zweiten Planetenradträger PC2, die das dritte Drehelement N3 bilden, und das zweite Sonnenrad S2 dar, welches das vierte Drehelement N4 bildet, und die Abstände zwischen den vertikalen Linien sind entsprechend den Übersetzungsverhältnissen des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes PG1 und PG2 (Zähnezahl des Sonnenrades/Zähnezahl des Hohlrades) bestimmt.
Die Position jedes Drehelements in dem Hebeldiagramm ist einem auf dem Gebiet der Konstruktion von Getrieben versierten Fachmann bekannt, so dass eine ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
Erster Vorwärtsgang:
Wie in 4 gezeigt, werden die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 im ersten Vorwärtsgang D1 betrieben.
In einem Zustand, in dem das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 durch einen Betrieb der ersten Kupplung C1 an das erste Drehelement N1 abgegeben wird, wird das dritte Drehelement N3 durch einen Betrieb der ersten Bremse B1 als ein feststehendes Element derart betrieben, dass eine erste Schaltlinie SP1 gebildet wird. Daher wird der erste Vorwärtsgang D1 über das zweite Drehelement N2 abgegeben, welches das Abtriebselement ist.
Zweiter Vorwärtsgang:
Die erste Bremse B1, die im ersten Vorwärtsgang D1 betrieben wird, wird freigegeben, und die zweite Bremse B2 wird im zweiten Vorwärtsgang D2 betrieben.
In einem Zustand, in dem das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 durch den Betrieb der ersten Kupplung C1 an das erste Drehelement N1 abgegeben wird, wird durch einen Betrieb der zweiten Bremse B2 das feststehende Element von dem dritten Drehelement N3 in das vierte Drehelement N4 derart geändert, dass eine zweite Schaltlinie SP2 gebildet wird. Daher wird der zweite Vorwärtsgang D2 über das zweite Drehelement N2 abgegeben, welches das Abtriebselement ist.
Dritter Vorwärtsgang:
Wie in 4 gezeigt, wird die zweite Bremse B2, die im zweiten Vorwärtsgang D2 betrieben wird, freigegeben, und die zweite Kupplung C2 wird im dritten Vorwärtsgang D3 betrieben.
In einem Zustand, in dem das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 durch den Betrieb der ersten Kupplung C1 an das erste Drehelement N1 abgegeben wird, wird durch einen Betrieb der zweiten Kupplung C2 das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 auch an das dritte Drehelement N3 derart abgegeben, dass der erste und der zweite Planetengetriebesatz PG1 und PG2 direkt gekuppelt werden und eine dritte Schaltlinie SP3 gebildet wird. Daher wird der dritte Vorwärtsgang D3, dessen Drehzahl dieselbe wie die der zweiten Leistungsabgabewelle 24 ist, über das zweite Drehelement N2 abgegeben, welches das Abtriebselement ist.
Vierter Vorwärtsgang:
Wie in 4 gezeigt, wird die erste Kupplung C1, die im dritten Vorwärtsgang D3 betrieben wird, freigegeben, und die zweite Bremse B2 wird im vierten Vorwärtsgang D4 betrieben.
In einem Zustand, in dem das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 durch den Betrieb der zweiten Kupplung C2 an das dritte Drehelement N3 abgegeben wird, wird durch den Betrieb der zweiten Bremse B2 das vierte Drehelement N4 als das feststehende Element derart betrieben, dass eine vierte Schaltlinie SP4 gebildet wird. Daher wird der vierte Vorwärtsgang D4 über das zweite Drehelement N2 abgegeben, welches das Abtriebselement ist.
Rückwärtsgang:
Wie in 4 gezeigt, werden die erste Bremse B1 und die dritte Kupplung C3 im Rückwärtsgang REV betrieben.
In einem Zustand, in dem das Drehmoment der zweiten Leistungsabgabewelle 24 durch einen Betrieb der dritten Kupplung C3 an das vierte Drehelement N4 abgegeben wird, wird durch den Betrieb der ersten Bremse B1 das dritte Drehelement N3 als das feststehende Element derart betrieben, dass eine Rückwärtsschaltlinie SR gebildet wird. Daher wird der Rückwärtsgang REV über das zweite Drehelement N2 abgegeben, welches das Abtriebselement ist.
Das Drehmoment, das während des Schaltens erhöht wird, wird über das zweite Abtriebsrad 26 abgegeben, und das Drehmoment der ersten Leistungsabgabewelle 18 wird über das erste Abtriebsrad 20 abgegeben. Das Drehmoment des zweiten Abtriebsrades 26 und das Drehmoment des ersten Abtriebsrades 20 an der ersten Leistungsabgabewelle 18 werden an einer Übertragungswelle 28 addiert, die einen Knotenpunkt bildet, und das Enddrehmoment wird über eine Differentialvorrichtung (nicht gezeigt) an das Antriebsrad abgegeben.
Wie oben beschrieben, wird das von dem Motor übertragene Drehmoment durch den Planetengetriebesatz PG der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 in zwei Anteile aufgeteilt, und ein Anteil des Drehmoments wird an das Sonnenrad S übertragen. Der Anteil des Drehmoments wird über den Drehmomentwandler T/C an die Getriebevorrichtung 6 übertragen und während des Schaltens erhöht, das durch den Betrieb der Kupplungen C1, C2 und C3 und der Bremsen B1 und B2 erfolgt. Danach wird der Anteil des Drehmoments an die Übertragungswelle 28 übertragen.
Außerdem wird der andere Anteil des Drehmoments über die erste Leistungsabgabewelle 18 übertragen und zu dem Anteil des von der Getriebevorrichtung 6 übertragenen Drehmoments addiert.
Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Übertragungswelle 28 die Drehmomente mit unterschiedlicher Drehzahl von dem ersten und dem zweiten Abtriebsrad 20 und 26 auf und kann jedoch die Drehmomente addieren, die durch komplementären Betrieb der Drehmomentverzweigungsvorrichtung 2 und der Startvorrichtung 4, welche keine gegeneinander wirkende starre Körper sind, über zwei Pfade übertragen werden.
Ein durch eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung aufgeteilter Anteil des Drehmoments wird an den zweiten Leistungsabgabepfad übertragen und beim Passieren einer Startvorrichtung und einer Getriebevorrichtung erhöht. Dann wird der Anteil des Drehmoments zu dem Anteil des über den ersten Leistungsabgabepfad übertragenen Drehmoments addiert, und ein Enddrehmoment wird abgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Anteil des von der Drehmomentverzweigungsvorrichtung an den zweiten Leistungsabgabepfad übertragenen Drehmoments geringer als der andere Anteil des an den ersten Leistungsabgabepfad übertragenen Drehmoments und wird beim Passieren der Startvorrichtung und der Getriebevorrichtung erhöht.
Da das Drehmoment, das der Startvorrichtung und der Getriebevorrichtung zugeführt wird, die in dem zweiten Leistungsabgabepfad angeordnet sind, gering ist, kann die Gestaltungskapazität (Durchmesser einer Welle, Dicke eines Gehäuses, Größe und Anzahl von Kupplungen) der Bauteile, die bei der Startvorrichtung und der Getriebevorrichtung verwendet werden, geringer als die der Bauteile sein, die bei einer herkömmlichen Getriebevorrichtung verwendet werden. Dementsprechend kann die Größe des Getriebes reduziert werden.
Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „vorn“ und „hinten“ verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsform in Bezug auf ihre Positionen in den Figuren beschrieben.

Claims

Automatikgetriebe mit Drehmomentverzweigung, welches das von einem Motor abgegebene Drehmoment über zwei Pfade überträgt, das Drehmoment addiert, das jeden Pfad durchläuft und in jedem Pfad erhöht wird, und ein Enddrehmoment abgibt, wobei das Automatikgetriebe aufweist: eine Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2), die einen das Drehmoment des Motors aufnehmenden Planetengetriebesatz (PG) aufweist, das Drehmoment in zwei Anteile aufteilt und die beiden Anteile des Drehmoments an einen ersten und einen zweiten Leistungsabgabepfad (PT1, PT2) überträgt; eine erste Leistungsabgabewelle (18), die mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) in Eingriff steht, um den ersten Leistungsabgabepfad (PT1) zu bilden, und mit einem ersten Abtriebsrad (20) versehen ist; eine Startvorrichtung (4), die ein Drehmomentwandler (T/C) ist, mit der Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) in Eingriff steht, in dem zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) angeordnet ist und das an den zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) übertragene Drehmoment umwandelt, um ein erstes Drehmoment abzugeben; eine Getriebevorrichtung (6), die der Startvorrichtung (4) in dem zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) nachgeordnet ist, um das erste Drehmoment aufzunehmen, ein Mehrfachschalten durchführt und mit einem zweiten Abtriebsrad (26) versehen ist, um ein zweites Drehmoment abzugeben; und eine Übertragungswelle (28), die mit dem ersten und dem zweiten Abtriebsrad (20, 26) in Eingriff steht, das über den ersten Leistungsabgabepfad (PT1) übertragene Drehmoment und das zweite Drehmoment der Getriebevorrichtung (6) addiert und schließlich das Enddrehmoment abgibt.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Planetengetriebesatz (PG) der Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) Einzelplanetenräder aufweist und die Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) in dem Drehmomentwandler (T/C) angeordnet ist, der die Startvorrichtung (4) ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 2, wobei die Drehmomentverzweigungsvorrichtung (2) als deren Drehelemente ein Sonnenrad (S), einen Planetenradträger (PC) und ein Hohlrad (R) aufweist, und wobei der Planetenradträger (PC) direkt mit einer Abtriebswelle (EOS) des Motors derart verbunden ist, dass er als ein Antriebselement betrieben werden kann, das Hohlrad (R) mit der den ersten Leistungsabgabepfad (PT1) bildenden ersten Leistungsabgabewelle (18) verbunden ist, und das Sonnenrad (S) über ein Verbindungselement (22) mit einem Pumpenrad (12) des Drehmomentwandlers (T/C) verbunden ist und über eine Sperrkupplung (L/C) mit einem Turbinenrad (14) derart verbunden ist, dass es den zweiten Leistungsabgabepfad (PT2) bildet.
Automatikgetriebe nach Anspruch 3, wobei das Verbindungselement (22) durch Zwischenschalten einer Direktkupplung (E/C) wahlweise mit einer vorderen Abdeckung (10) des Drehmomentswandlers (T/C) verbunden ist, die direkt mit der Abtriebswelle (EOS) des Motors verbunden ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Getriebevorrichtung (6) einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz (PG1, PG2) aufweist, die Planetengetriebesätze mit Einzelplanetenrädern sind, und wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) als dessen Drehelemente ein erstes Sonnenrad (S1), einen ersten Planetenradträger (PC1) und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, und der zweite Planetengetriebesatz (PG2) als dessen Drehelemente ein zweites Sonnenrad (S2), einen zweiten Planetenradträger (PC2) und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 5, wobei der erste Planetenradträger (PC1) direkt mit dem zweiten Hohlrad (R2) verbunden ist, und das erste Hohlrad (R1) direkt mit dem zweiten Planetenradträger (PC2) derart verbunden ist, dass das erste Sonnenrad (S1) ein erstes Drehelement (N1) ist, der erste Planetenradträger (PC1) und das zweite Hohlrad (R2) ein zweites Drehelement (N2) sind, das erste Hohlrad (R1) und der zweite Planetenradträger (PC2) ein drittes Drehelement (N3) sind, und das zweite Sonnenrad (S2) ein viertes Drehelement (N4) ist, wobei das erste Drehelement (N1) durch Zwischenschalten einer ersten Kupplung (C1) wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle (24) verbunden ist, die mit einem Turbinenrad (14) verbunden ist, wobei das dritte Drehelement (N3) durch Zwischenschalten einer zweiten Kupplung (C2) wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle (24) verbunden ist und durch Zwischenschalten einer ersten Bremse (B1), die parallel zu einer Einwegkupplung (F) angeordnet ist, wahlweise mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, wobei das vierte Drehelement (N4) durch Zwischenschalten einer dritten Kupplung (C3) wahlweise mit der zweiten Leistungsabgabewelle (24) verbunden ist und durch Zwischenschalten einer zweiten Bremse (B2) wahlweise mit dem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, und wobei das zweite Drehelement (N2) mit dem zweiten Abtriebsrad (26) verbunden ist und als ein Abtriebselement betrieben wird, um das zweite Drehmoment abzugeben.