DE102012102141A1

DE102012102141A1 - Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102012102141A1
Application number: DE102012102141A
Authority: DE
Inventors: Shogo Oki
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-09-20
Also published as: CN102673369B; DE102012102141A8; JP2012192856A; CN102673369A; JP5701116B2; US8671801B2; US20120234135A1

Abstract

Eine Kraftübertragungsvorrichtung weist eine erste Einwegkupplung (39), die zwischen einer Elektromotor-Ausgangswelle (41) eines Elektromotors (40) und einer Primärwelle angeordnet ist, und eine zweite Einwegkupplung (59) auf, die zwischen einer mit einem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle (57) und der Elektromotor-Ausgangswelle (41) angeordnet ist. Unter Verwendung der Elektromotor-Ausgangswelle (41) als Referenz übertragen die Einwegkupplungen (39) und (59) Drehmoment in einer einzigen Richtung, während keine Drehmomentübertragung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt. Die Einwegkupplungen (39) und (59) werden nicht unter Verwendung von Öldruck betrieben, während keine Kraft in einer einzigen Richtung in Abhängigkeit von einer Drehmomentgröße übertragen wird. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Drehmomentübertragungswegen in der Kraftübertragungsvorrichtung ohne die Notwendigkeit einer Öldruckzufuhr gebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, bei der eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad übertragen werden.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Bei einem Hybridfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Elektromotor ausgestattet ist, so dass eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad übertragen werden können, wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung über einen Schaltmechanismus zu dem Antriebsrad übertragen.
Bei einem mit einem Schaltmechanismus ausgestatteten Hybridfahrzeug können der Verbrennungsmotor und der Elektromotor derart vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor auf der Seite des einen Endbereichs einer Getriebeeingangswelle des Schaltmechanismus angeordnet ist und der Elektromotor auf der Seite des anderen Endbereichs angeordnet ist, so dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor beidseits von dem Schaltmechanismus vorgesehen sind, oder sie können derart vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor einander benachbart auf der Seite von einem Endbereich der Getriebeeingangswelle angeordnet sind.
Bei einem Hybridfahrzeug mit einem Schaltmechanismus werden die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung über den Schaltmechanismus zu dem Antriebsrad übertragen. In einem Fall, in dem der Elektromotor als Generator betrieben wird, um regenerative Energie zurückzugewinnen, wird ein regeneratives Drehmoment von dem Antriebsrad über den Schaltmechanismus zu dem Elektromotor übertragen.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP-A-2004-011 819 beschreibt ein Hybridfahrzeug, bei dem ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT) als Schaltmechanismus verwendet wird, ein Verbrennungsmotor auf der Seite des einen Endbereichs einer als Getriebeeingangswelle dienenden Primärwelle angeordnet ist und ein Elektromotor auf der Seite des anderen Endbereichs angeordnet ist. Bei diesem Hybridfahrzeug wird eine Ölpumpe von einem Elektromotor für die Fahrt angetrieben, um einen Öldruck zu erzeugen, der von einem Kraftübertragungsmechanismus genutzt wird.
Ein Rückwärtsrotationen verhindernder Mechanismus, der ein Planetenrad und eine Einwegkupplung verwendet, ist zwischen dem Elektromotor und der Ölpumpe derart angeordnet, dass dann, wenn das Fahrzeug zum Ausführen einer Rückwärtsfahrt veranlaßt wird, indem der Elektromotor in Rückwärtsrichtung rotationsmäßig bewegt wird, die Ölpumpe durch den Rückwärtsrotationen verhindernden Mechanismus zum Ausführen einer Rotationsbewegung in einer identischen Richtung zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung angetrieben wird.
Die JP-A-2007-261 348 beschreibt ein Hybridfahrzeug, bei dem ein stufenlos verstellbares Getriebe als Schaltmechanismus verwendet wird und ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor einander benachbart auf der einen Seite von einem Endbereich einer Primärwelle angeordnet sind. Wenn dieses Hybridfahrzeug fährt, indem eine Verbrennungsmotor-Antriebskraft über den stufenlos verstellbaren Schaltmechanismus zu einem Antriebsrad übertragen wird, so wird eine Übertragung der Antriebskraft in Rückwärtsrichtung zu dem Elektromotor durch eine Einwegkupplung verhindert, und infolgedessen kann das Auftreten von Antriebskraftverlusten aufgrund von Schleppen bei dem Elektromotor verhindert werden.
Bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Hybridfahrzeugen werden die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung über einen Schaltmechanismus zu dem Antriebsrad übertragen, und aus diesem Grund ist ein Kraftübertragungsverlust bei dem Schaltmechanismus unvermeidbar.
Wenn der Elektromotor als Generator genutzt wird, um regenerative Energie zurückzugewinnen, wird ein regeneratives Drehmoment von dem Antriebsrad über den Schaltmechanismus zu dem Elektromotor übertragen, wobei dies zu weiterem Kraftübertragungsverlust führt.
Beispiele für einen stufenlos verstellbaren Schaltmechanismus, der als Schaltmechanismus dient, beinhalten einen Mechanismus vom Typ mit Riemenantrieb sowie einen Mechanismus vom Typ mit Traktionsantrieb. Bei dem Riemenantriebssystem sind eine Primärwelle mit einer Primär-Riemenscheibe und eine Sekundärwelle mit einer Sekundär-Riemenscheibe vorgesehen, und die Nutbreiten der jeweiligen Riemenscheiben sind variabel vorgegeben. Ein Kraftübertragungselement, wie z. B. ein Riemen, ist zwischen den beiden Riemenscheiben herumgeführt, so dass die Rotation der Primärwelle über das Kraftübertragungselement stufenlos variiert wird und zu der Sekundärwelle übertragen wird.
Bei einem System mit Traktionsantrieb sind eine Primärwelle mit einer Eingangsscheibe und eine Primärwelle mit einer Ausgangsscheibe vorgesehen, wobei eine Toroidfläche an jeder der Scheiben ausgebildet ist und eine Kraftrolle zwischen den Toroidflächen als Kraftübertragungselement angeordnet ist.
Bei dem stufenlos verstellbaren Schaltmechanismus muß eine Straffungskraft, die in Richtung auf den Riemen oder ein anderes Kraftübertragungselement orientiert ist, während der Kraftübertragung unter Verwendung einer Hydraulikpumpe auf die Riemenscheiben ausgeübt werden. Gleichermaßen wird bei einem abgestuften Schaltmechanismus ein Öldruck von einer Hydraulikpumpe solchen Reibungseingriffselementen, wie einer Kupplung und einer Bremse zugeführt, um eine Gangposition zu schalten, um die Kupplung antriebsmäßig zu bewegen usw.
Somit muß bei einer Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das einen Schaltmechanismus verwendet, eine Hydraulikpumpe zum antriebsmäßigen Bewegen des Schaltmechanismus betrieben werden, und somit entsteht zusätzlich zu dem bei dem Schaltmechanismus auftretenden Kraftübertragungsverlust unweigerlich ein Kraftverlust beim Betreiben der Hydraulikpumpe.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kraftübertragungseffizienz eines Hybridfahrzeugs zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad überträgt, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung folgendes aufweist: einen Schaltmechanismus mit einer Getriebeeingangswelle, die mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle gekoppelt ist, und mit einer Getriebeausgangswelle, zu der eine Rotationsbewegung der Getriebeeingangswelle nach einem Schaltvorgang über ein Kraftübertragungselement übertragen wird; eine erste Einwegkupplung, die zwischen dem einen Endbereich einer Elektromotor-Ausgangswelle eines Elektromotors und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, um ein Drehmoment in einer einzigen Richtung zwischen der Elektromotor-Ausgangswelle und der Getriebeeingangswelle zu übertragen; und eine zweite Einwegkupplung, die zwischen einer mit dem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle und dem anderen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle angeordnet ist, um ein Drehmoment in einer einzigen Richtung zwischen der Elektromotor-Ausgangswelle und der Ausgangs-Transmissionswelle zu übertragen.
Bei der Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug wird eine Vielzahl von Drehmomentübertragungswegen zwischen dem Elektromotor und dem Antriebsrad über die beiden Einwegkupplungen gebildet.
Vorzugsweise sollte die erste Einwegkupplung ein Drehmoment von der Elektromotor-Ausgangswelle zu der Getriebeeingangswelle übertragen und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockieren; die zweite Einwegkupplung sollte ein Drehmoment von der Ausgangs-Transmissionswelle zu der Elektromotor-Ausgangswelle übertragen und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockieren; und ein regeneratives Bremsdrehmoment und die Elektromotor-Ausgangsleistung sollten über die zweite Einwegkupplung ohne Durchlaufen des Schaltmechanismus während einer Vorwärtsfahrt zu dem Elektromotor übertragen werden bzw. während einer Rückwärtsfahrt zu dem Antriebsrad übertragen werden.
Vorzugsweise sollte die erste Einwegkupplung ein Drehmoment von der Getriebeeingangswelle zu der Elektromotor-Ausgangswelle übertragen und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockieren; die zweite Einwegkupplung sollte ein Drehmoment von der Elektromotor-Ausgangswelle zu der Ausgangs-Transmissionswelle übertragen und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockieren; und die Elektromotor-Ausgangsleistung und ein regeneratives Bremsdrehmoment sollten über die zweite Einwegkupplung ohne Durchlaufen des Schaltmechanismus während einer Vorwärtsfahrt zu dem Antriebsrad übertragen werden bzw. während einer Rückwärtsfahrt zu dem Elektromotor übertragen werden.
Vorzugsweise sollte die Ausgangs-Transmissionswelle folgendes aufweisen: eine Transferwelle, die mit der zweiten Einwegkupplung koaxial mit der Elektromotor-Ausgangswelle gekoppelt ist; eine Hinterrad-Ausgangswelle, die mit der Transferwelle über eine Transferkupplung gekoppelt ist, um Kraft zu einem Hinterrad zu übertragen; und eine Vorderrad-Ausgangswelle, die mit der Transferwelle gekoppelt ist, um Kraft zu einem Vorderrad zu übertragen.
Bei der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von Drehmomentübertragungswegen zwischen der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle und der Elektromotor-Ausgangswelle sowie dem Antriebsrad durch die beiden Einwegkupplungen gebildet, die an jeweiligen Endbereichen der Elektromotor-Ausgangswelle angeordnet sind, und somit kann der Drehmomentübertragungsweg ohne Verwendung einer Hydraulikkupplung geschaltet werden.
Infolgedessen ist die Notwendigkeit zur Aktivierung einer Ölpumpe zum Schalten des Drehmomentübertragungsweges eliminiert, so dass es nicht notwendig ist, eine elektrische Ölpumpe zum Schalten des Drehmomentübertragungsweges zu verwenden, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist.
Die Elektromotor-Ausgangswelle des Elektromotors ist mit der Ausgangs-Transmissionswelle direkt gekoppelt, und somit kann die Elektromotor-Ausgangsleistung ohne Aktivierung des Schaltmechanismus zu dem Antriebsrad übertragen werden. Wenn der Schaltmechanismus nicht aktiviert ist, besteht keine Notwendigkeit, dem Schaltmechanismus Öldruck zuzuführen, und somit kann ein Kraftübertragungsverlust eliminiert werden.
Bei der Rückgewinnung von regenerativer Bremsenergie kann das Drehmoment von dem Antriebsrad ohne Durchlaufen des Schaltmechanismus direkt zu dem Elektromotor übertragen werden, und auf diese Weise kann regenerative Energie in effizienter Weise ohne Kraftübertragungsverlust zurückgewonnen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Übersichtsdarstellung zur Erläuterung einer Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungsweges von einem Elektromotor zu einer Ausgangs-Transmissionswelle, wenn ein Fahrzeug in einem ersten Kupplungs-Betriebsmodus vorwärts fährt;
2B eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges während eines regenerativen Bremsvorgangs;
3A eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges von dem Elektromotor zu der Ausgangs-Transmissionswelle, wenn das Fahrzeug in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus rückwärts fährt;
3B eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges während eines regenerativen Bremsvorgangs;
4A eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges von dem Elektromotor zu der Ausgangs-Transmissionswelle, wenn das Fahrzeug in einem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus vorwärts fährt;
4B eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges während eines regenerativen Bremsvorgangs;
5A eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges von dem Elektromotor zu der Ausgangs-Transmissionswelle, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus rückwärts fährt; und
5B eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Drehmomentübertragungsweges während eines regenerativen Bremsvorgangs.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Eine in 1 dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung weist ein stufenlos verstellbares Getriebe 10 auf, das als Schaltmechanismus dient. Das stufenlos verstellbare Getriebe 10 weist folgendes auf: eine Primärwelle 11, die als Getriebeeingangswelle dient, und eine Sekundärwelle 12, die als Getriebeausgangswelle dient.
Die Primärwelle 11 und die Sekundärwelle 12 sind zueinander parallel. Das stufenlos verstellbare Getriebe 10 ist in einem Getriebegehäuse 13a untergebracht, und das Getriebegehäuse 13a ist in einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau vertikal angebracht, so dass die Primärwelle 11 und die Sekundärwelle 12 jeweils parallel zu einer Fahrtrichtung sind.
Ein Drehmomentwandler 14 ist in ein Wandlergehäuse 13b integriert, das an einem äußeren Endbereich des Getriebegehäuses 13a angebracht ist. Der Drehmomentwandler 14 beinhaltet ein Pumpenlaufrad 16, das mit einer Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors, oder mit anderen Worten mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle 15, gekoppelt ist, sowie einen Turbinenläufer 18, der dem Pumpenlaufrad 16 zugewandt ist und mit einer Turbinenwelle 17 gekoppelt ist.
Die Kraftübertragungsvorrichtung besitzt eine Ölpumpe 19, und die Ölpumpe 19 wird von einer Pumpenwelle angetrieben, die in dem Pumpenlaufrad 16 des Drehmomentwandlers 14 vorgesehen ist. Die Turbinenwelle 17 des Drehmomentwandlers 14 ist mit dem einen Endbereich der Primärwelle 11 über einen Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus 20 gekoppelt.
Der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus 20 besitzt eine auf der Turbinenwelle 17 festgelegte Kupplungstrommel 21 und eine auf der Primärwelle 11 festgelegte Kupplungsnabe 22. Eine Vorwärts-Kupplung 23 ist mit einer Vielzahl von Reibungsplatten gebildet, die zwischen der Kupplungstrommel 21 und der Kupplungsnabe 22 angeordnet sind. Wenn die Vorwärts-Kupplung 23 durch einen Hydraulikkolben 23a eingerückt ist, wird eine Rotationsbewegung der Turbinenwelle 17 über die Kupplungsnabe 22 derart zu der Primärwelle 11 übertragen, dass sich die Primärwelle 11 in einer identischen normalen Rotationsrichtung mit der Turbinenwelle 17 dreht.
Ein Sonnenrad 24 ist auf der Primärwelle 11 festgelegt, und ein Hohlrad 25 ist in dem Getriebegehäuse 13a frei drehbar an einer in Radialrichtung äußeren Seite des Sonnenrads 24 vorgesehen. Zwei Planetenritzel 27 und 28, die miteinander kämmen und somit ein Paar bilden, sind an einem an der Kupplungstrommel 21 angebrachten Träger 26 frei drehbar angebracht.
Eines der Ritzel 27 kämmt mit dem Sonnenrad 24, während das andere Ritzel 28 mit dem Hohlrad 25 kämmt. Es ist darauf hinzuweisen, dass in 1 die beiden Ritzel 27 und 28 zur Vereinfachung der Zeichnung voneinander entfernt dargestellt sind. Eine Rückwärts-Bremse 29 ist mit einer Vielzahl von Reibungsplatten gebildet, die zwischen dem Hohlrad 25 und dem Getriebegehäuse 13a angeordnet sind.
Wenn die Rückwärts-Bremse 29 durch einen Hydraulikkolben 29a angelegt ist, während die Vorwärts-Kupplung 23 ausgerückt bzw. gelöst ist, dreht sich die Primärwelle 11 in einer gegenläufigen Rotationsrichtung zu der Turbinenwelle 17. Wenn die Primärwelle 11 in der normalen Rotationsrichtung gedreht wird, dann wird die Rückwärts-Bremse 29 in einen gelösten Zustand verbracht.
Wie in 1 gezeigt, ist die Primärwelle 11 mit ihrem einen Endbereich über den Drehmomentwandler 14 und den Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus 20 mit der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle 15 gekoppelt, so dass eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung in die Primärwelle 11 eingeleitet wird.
Eine Primär-Riemenscheibe 31 ist auf der Primärwelle 11 des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 vorgesehen. Die Primär-Riemenscheibe 31 weist eine auf der Primärwelle 11 festgelegte feststehende Riemenscheibe 31a sowie eine bewegliche Riemenscheibe 31b auf, die der feststehenden Riemenscheibe 31a gegenüberliegt und auf der Primärwelle 11 über eine Kugelkeilwelle oder dergleichen in Axialrichtung frei verschiebbar ist.
Auf diese Weise ist ein Zwischenraum zwischen konischen Oberflächen der Riemenscheiben, oder mit anderen Worten eine Riemenscheiben-Nutbreite, variabel. Eine Sekundär-Riemenscheibe 32 ist auf der Sekundärwelle 12 vorgesehen, die zu der Primärwelle 11 parallel ist.
Die Sekundär-Riemenscheibe 32 besitzt eine auf der Sekundärwelle 12 festgelegte feststehende Riemenscheibe 32a und eine bewegliche Riemenscheibe 32b, die der feststehenden Riemenscheibe 32a gegenüberliegt und auf der Sekundärwelle 12 über eine verdrehfeste Wellenführung oder dergleichen in Axialrichtung frei verschiebbar ist, so dass die Riemenscheiben-Nutbreite variabel ist.
Ein Riemen 33 ist als Kraftübertragungselement zwischen der Primär-Riemenscheibe 31 und der Sekundär-Riemenscheibe 32 herumgeführt. Durch ein Verändern der Nutbreiten der beiden Riemenscheiben 31 und 32 wird ein Wickeldurchmesserverhältnis des Riemens 33 relativ zu den jeweiligen Riemenscheiben 31 und 32 variiert. Infolgedessen wird eine Rotationsgeschwindigkeit der Sekundär-Riemenscheibe 12 relativ zu der Primär-Riemenscheibe 11 kontinuierlich verändert.
Zum Variieren der Nutbreite der Primär-Riemenscheibe 31 ist ein Zylinder 35, der zusammen mit der beweglichen Riemenscheibe 31b eine Primär-Ölkammer 34 bildet, an der Primärwelle 11 angebracht.
Zum Variieren der Nutbreite der Sekundär-Riemenscheibe 32 ist ein Zylinder 37, der zusammen mit der beweglichen Riemenscheibe 32b eine Sekundär-Ölkammer 36 bildet, an der Sekundärwelle 12 angebracht. Betriebsöl wird der Primär-Ölkammer 34 und der Sekundär-Ölkammer 36 von der Ölpumpe 19 zugeführt.
Ein Elektromotor 40 ist in einem Motorgehäuse 13c angebracht, das an einem hinteren Endbereich des Getriebegehäuses 13a befestigt ist. Der Elektromotor 40 weist einen auf einer Elektromotor-Ausgangswelle 41 angebrachten Rotor 42 auf, und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 ist mit einer ersten Einwegkupplung 39 an einem weiteren Endbereich der Primärwelle 11 gekoppelt.
Der Elektromotor 40 weist einen Stator 43 auf, in dessen Innenraum der Rotor 42 integriert ist, und der Stator 43 ist an dem Motorgehäuse 13c festgelegt. Somit ist die Primärwelle 11 an einem linken Endbereich in 1 über den Drehmomentwandler 14 und den Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus 20 mit der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle 15 gekoppelt und an einem rechten Endbereich über die Einwegkupplung 39 mit der Elektromotor-Ausgangswelle 41 des Elektromotors 40 gekoppelt.
Auf diese Weise sind die Turbinenwelle 17, die Primärwelle 11 und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 koaxial angeordnet. Bei dem Elektromotor 40 handelt es sich um einen Motor/Generator, der nicht nur als Elektromotor, sondern auch als Stromgenerator zum Zurückzugewinnen von regenerativer Energie während eines Bremsvorgangs sowie zum Aufladen einer Batterie damit dient.
Die in 1 dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung ist in einem Fahrzeug mit Allradantrieb, oder mit anderen Worten, in einem Fahrzeug mit vier angetriebenen Rädern angebracht, bei dem sowohl die Vorderräder als auch die Hinterräder als Antriebsräder dienen, so dass Kraft zu diesen übertragen werden kann. Ein Transfergehäuse 13d ist an einem hinteren Endbereich des Motorgehäuses 13c angebracht.
Eine Transferkupplung 45 ist auf einer Transferwelle 44 angebracht, die in dem Motorgehäuse 13c derart angeordnet ist, dass sie in das Transfergehäuse 13d hineinragt, und die Transferwelle 44 ist über die Transferkupplung 45 mit einer Hinterrad-Ausgangswelle 46 gekoppelt. Die Transferkupplung 45 weist eine auf der Transferwelle 44 angebrachte Kupplungsnabe 47 und eine an der Hinterrad-Ausgangswelle 46 angebrachte Kupplungstrommel 48 auf, und dazwischen ist eine Vielzahl von Reibungsplatten vorhanden.
Wenn die Reibungsplatten durch einen Hydraulikkolben 49 in Eingriff gebracht sind, dann sind die Transferwelle 44 und die Hinterrad-Ausgangswelle 46 miteinander gekoppelt. Die Hinterrad-Ausgangswelle 46 ist mit einem hinteren Differentialmechanismus 52 über eine Kardanwelle 51 verbunden, so dass die Ausgangsleistung von der Transferwelle 44 über die Kardanwelle 51 zu den nicht dargestellten Hinterrädern übertragen wird, die als Antriebsräder dienen.
Eine Vorderrad-Ausgangswelle 53 ist in dem Getriebegehäuse 13a parallel zu der Primärwelle 11 und der Sekundärwelle 12 angebracht. Die Vorderrad-Ausgangswelle 53 ist mit der Transferwelle 44 durch ein Zahnradpaar gekoppelt, das durch ein auf der Transferwelle 44 angebrachtes Zahnrad 54 und ein Zahnrad 55 gebildet ist, das auf der Vorderrad-Ausgangswelle 53 derart angebracht ist, dass es mit dem Zahnrad 54 kämmt.
Die Vorderrad-Ausgangswelle 53 ist mit einem vorderen Differentialmechanismus 56 derart gekoppelt, dass die Ausgangsleistung von der Transferwelle 44 über die Vorderrad-Ausgangswelle 53 zu den nicht dargestellten Vorderrädern übertragen wird, die als Antriebsräder dienen.
Wenn die Transferkupplung 45 eingerückt ist, wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung usw. zu den Vorderrädern und den Hinterrädern übertragen. Wenn dagegen die Transferkupplung 45 gelöst ist, wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung usw. nur zu den Vorderrädern übertragen.
Die Transferwelle 44, die Hinterrad-Ausgangswelle 46 und die Vorderrad-Ausgangswelle 53 bilden zusammen eine Ausgangs-Transmissionswelle 57 zum Übertragen von Kraft zu den als Antriebsräder dienenden Vorderrädern und Hinterrädern.
Zum Übertragen der Rotation der Sekundärwelle 12 zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57, kämmt ein auf der Sekundärwelle 12 angebrachtes Zahnrad 61 mit einem Zahnrad 62, das auf der Vorderrad-Ausgangswelle 53 frei drehbar angebracht ist.
Eine Ausgangskupplung 63 zum Umschalten der Ausgangs-Transmissionswelle 57 und der Sekundärwelle 12 zwischen einem gekoppelten Zustand, in dem die beiden Wellen miteinander gekoppelt sind, und einem gelösten Zustand, in dem die Kopplung gelöst ist, wird zwischen dem Zahnrad 62 und der Vorderrad-Ausgangswelle 53 angeordnet.
Die Ausgangskupplung 63 beinhaltet eine an dem Zahnrad 62 angebrachte Kupplungsnabe 64 und eine an der Vorderrad-Ausgangswelle 53 angebrachte Kupplungstrommel 65 sowie eine dazwischen vorgesehene Kupplungsplatte. Wenn die Kupplungsplatte von einem Hydraulikkolben 66 eingerückt wird, gelangen die Sekundärwelle 12 und die Ausgangs-Transmissionswelle 57 in den gekoppelten Zustand.
Betriebsöl von der Ölpumpe 19, die von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird der Primär-Ölkammer 34, der Sekundär-Ölkammer 36, den Hydraulikkolben 66 und 49 usw. zugeführt. Anstelle oder zusätzlich zu der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Ölpumpe 19 kann jedoch eine elektrische Ölpumpe an der Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen werden.
1 veranschaulicht eine Kraftübertragungsvorrichtung vom Typ mit Allradantrieb; bei einer Kraftübertragungsvorrichtung mit Frontmotor und Frontantrieb (FF), bei der nur die Vorderräder als Antriebsräder dienen, ist jedoch die Transferkupplung 45 nicht vorhanden.
Im Fall einer Kraftübertragungsvorrichtung mit Frontmotor und Heckantrieb (FR), bei der nur die Hinterräder als Antriebsräder dienen, sind dagegen die Transferkupplung 45 und die Vorderrad-Ausgangswelle 53 nicht vorhanden, während die Sekundärwelle 12 über ein Zahnrad und eine Kette mit der Hinterrad-Ausgangswelle 46 gekoppelt ist.
Ein weiterer Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle 41 ist mit der Transferwelle 44 durch eine zweite Einwegkupplung 59 gekoppelt. Somit ist der Elektromotor 40 mit der Primärwelle 11 durch die erste Einwegkupplung 39 gekoppelt, die zwischen dem einen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle 41 und der als Getriebeeingangswelle dienenden Primärwelle 11 angeordnet ist, und mit der Ausgangs-Transmissionswelle 57 durch die zweite Einwegkupplung 59 gekoppelt, die zwischen dem anderen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle 41 und der Ausgangs-Transmissionswelle 57 angeordnet ist.
Wenn eine Drehmomentübertragungsrichtung der ersten Einwegkupplung 39 während einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs in einer Richtung vorgegeben ist, die von dem Elektromotor 40 in Richtung zu der Primärwelle 11 verläuft, ist eine Drehmomentübertragungsrichtung der zweiten Einwegkupplung 59 während der Vorwärtsfahrt in einer Richtung vorgegeben, die von dem Antriebsrad, oder in anderen Worten von der Ausgangs-Transmissionswelle 57, in Richtung zu dem Elektromotor 40 verläuft.
Dabei wird eine Drehmomentübertragung in gegenläufigen Richtungen verhindert. Während einer Rückwärtsfahrt sind die Drehmomentübertragungsrichtungen der Einwegkupplungen 39 und 59 entgegengesetzt zu denen bei einer Vorwärtsfahrt.
In umgekehrter Weise ist dann, wenn die Drehmomentübertragungsrichtung der ersten Einwegkupplung 39 während einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs in einer Richtung von der Primärwelle 11 zu dem Elektromotor 40 vorgegeben ist, die Drehmomentübertragungsrichtung der zweiten Einwegkupplung 59 während der Vorwärtsfahrt in einer Richtung von dem Elektromotor 40 zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 vorgegeben.
Dabei wird eine Drehmomentübertragung in gegenläufigen Richtungen verhindert. Während der Rückwärtsfahrt sind die Drehmomentübertragungsrichtungen der Einwegkupplungen 39 und 59 entgegengesetzt zu denen bei einer Vorwärtsfahrt.
Unter Verwendung der Elektromotor-Ausgangswelle 41 des Elektromotors 40 als Referenzeinrichtung übertragen somit die beiden Einwegkupplungen 39 und 59 zu allen Zeiten Drehmoment in einer einzigen Richtung der Elektromotor-Ausgangswelle 41, während sie kein Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung übertragen.
Ein Betriebsmodus, bei dem eine Kraftübertragung in einer Kraftflussrichtung des Elektromotors 40 während einer Vorwärtsfahrt durch die beiden Einwegkupplungen 39 und 59 ausgeführt wird, oder mit anderen Worten die von dem Elektromotor 40 erzeugte Elektromotor-Ausgangsleistung zu der Primärwelle 11 übertragen wird und ein regeneratives Drehmoment von dem Antriebsrad während einer Regeneration direkt zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen wird, ist als erster Kupplungs-Betriebsmodus vorgegeben.
2 zeigt entsprechende Drehmomentübertragungswegmuster in diesem Fall. Drehmomentübertragungswegmuster, wenn das Fahrzeug in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus zum Ausführen einer Fahrt in Rückwärtsrichtung veranlasst wird, sind in 3 veranschaulicht.
Ein Betriebsmodus, in dem eine Kraftübertragung in der Kraftflussrichtung des Elektromotors 40 während der Vorwärtsfahrt durch die beiden Einwegkupplungen 39 und 59 ausgeführt wird, oder mit anderen Worten in dem die von dem Elektromotor 40 erzeugte Elektromotor-Ausgangsleistung direkt zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen wird und ein regeneratives Drehmoment von dem Antriebsrad über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 während der Regeneration zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen wird, ist als zweiter Kupplungs-Betriebsmodus vorgegeben.
4 zeigt entsprechende Drehmomentübertragungswegmuster in diesem Fall. Drehmomentübertragungswegmuster in dem Fall, in dem das Fahrzeug in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus zum Ausführen einer Fahrt in Rückwärtsrichtung veranlasst wird, sind in 5 veranschaulicht.
Die Bezugszeichen P, M und T und Ungleichheitszeichen in den 2 bis 5 veranschaulichen Drehmomentwertrelationen auf der Basis von Rotationsgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen der Primärwelle 11, dem Elektromotor 40 und der Transferwelle 44. Höhere Werte der Rotationsgeschwindigkeit und höhere Drehmomentwerte befinden sich auf einer stromaufwärtigen bzw. vorgeordneten Seite des Drehmomentübertragungsweges.
Im folgenden wird der erste Kupplungs-Betriebsmodus unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. 2 veranschaulicht den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, und 3 veranschaulicht den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt.
Wie in 2A gezeigt, wird in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus die Primärwelle 11 durch den Verbrennungsmotor angetrieben, so dass sie sich in Vorwärtsrichtung dreht, und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 wird zum Ausführen einer Rotationsbewegung in Vorwärtsrichtung angetrieben. Wenn in diesem Zustand ein Ausgangsdrehmoment M des Elektromotors 40 über ein Drehmoment P der Primärwelle 11 ansteigt, wird die Elektromotor-Ausgangswelle 41 zu der stromaufwärtigen Seite der Primärwelle 11 verlagert, und somit gelangt der Elektromotor 40 relativ zu der Primärwelle 11 in einen Kraftbetriebsmodus, so dass die Elektromotor-Ausgangsleistung zu der Primärwelle 11 übertragen wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Drehmoment M des Elektromotors 40 höher als ein Drehmoment T der Transferwelle 44, und somit überträgt die zweite Einwegkupplung 59 keine Kraft bzw. Leistung von der Elektromotor-Ausgangswelle 41 zu der Transferwelle 44.
Wie in 2A gezeigt, wird die Elektromotor-Ausgangsleistung dabei über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen, so dass sowohl die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung als auch die Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu dem Antriebsrad übertragen werden. Ferner kann ein gewünschtes Schaltverhältnis unter Verwendung des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 ausgewählt werden, und auf diese Weise kann die Fahrt in einer derartigen Weise ausgeführt werden, dass einer erforderlichen Antriebskraft Genüge geleistet wird.
Wenn der Verbrennungsmotor zu diesem Zeitpunkt gestoppt ist, wird nur die Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen, und wenn der Elektromotor 40 gestoppt ist, wird nur die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen. Wenn der Elektromotor 40 gestoppt wird, gelangt die erste Einwegkupplung 39 in einen freien Zustand, oder mit anderen Worten in einen entriegelten oder gelösten Zustand, während die zweite Einwegkupplung 59 in einen verriegelten oder eingerückten Zustand gelangt, und infolgedessen wird die Elektromotor-Ausgangswelle 41 von der Transferwelle 44 antriebsmäßig bewegt.
Wenn in dem in 2A dargestellten Kraftübertragungszustand die Rotationsgeschwindigkeit der Transferwelle 44 über die der Elektromotor-Ausgangswelle 41 ansteigt, so dass die Transferwelle 44 auf die stromaufwärtige Seite der Elektromotor-Ausgangswelle 41 verlagert wird, tritt eine Drehmomentzirkulation auf. Durch das Ausrücken der Ausgangskupplung 63 zu diesem Zeitpunkt kann eine Drehmomentzirkulation verhindert werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Drehmomentzirkulation auch dadurch verhindert werden kann, dass das Schaltverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 derart vorgegeben wird, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Transferwelle 44 die Rotationsgeschwindigkeit der Elektromotor-Ausgangswelle 41 nicht übersteigt.
2B veranschaulicht den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt und der Elektromotor 40 durch einen regenerativen Bremsvorgang zum Erzeugen von Kraft veranlasst wird. Wenn ein regenerativer Bremsvorgang in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus ausgeführt wird, dreht sich die Transferwelle 44 mit einer geringfügig höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Elektromotor-Ausgangswelle 41, und somit wird ein Bremsdrehmoment über die zweite Einwegkupplung 59 zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen, wie dies durch einen dicken Pfeil angedeutet ist. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Primärwelle 11 mit einer geringfügig höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Elektromotor-Ausgangswelle 41, und daher ist die erste Einwegkupplung 39 gelöst.
Dadurch wird während eines regenerativen Bremsvorgangs regenerative Energie von der Ausgangs-Transmissionswelle 57 ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 direkt zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen, und somit kommt es zu keinem Kraftübertragungsverlust bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe 10 während der Rückgewinnung von Bremsenergie. Infolgedessen ist eine effiziente Rückgewinnung von regenerativer Energie ermöglicht.
3A veranschaulicht einen Zustand, in dem die Primärwelle 11 durch den Verbrennungsmotor in einer entgegengesetzten bzw. Rückwärtsrichtung rotationsmäßig angetrieben wird, und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus zum Ausführen einer Rotationsbewegung in Rückwärtsrichtung angetrieben wird. Wenn in dieser Situation das Ausgangsdrehmoment M des Elektromotors 40 über das Drehmoment T der Transferwelle 44 ansteigt, wird die Elektromotor-Ausgangsleistung über die Ausgangs-Transmissionswelle 57 zu dem Antriebsrad übertragen.
Somit wird während einer Rückwärtsfahrt die Elektromotor-Ausgangsleistung ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 direkt zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen, und das Fahrzeug kann somit in äußerst effizienter Weise und ohne Kraftübertragungsverlust rückwärts fahren.
Außerdem können die Elektromotor-Ausgangswelle 41 und die Ausgangs-Transmissionswelle 57 durch die Einwegkupplung 59 direkt gekoppelt werden, und somit kann die Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen werden, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist. Die Notwendigkeit zum Vorsehen eines Elektromotors zum Betreiben der Ölpumpe bei gestopptem Verbrennungsmotor kann daher eliminiert werden. In dem in 3A dargestellten Drehmomentübertragungsweg kann die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung ebenfalls zu dem Antriebsrad übertragen werden.
Jedoch ist das Schaltverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 derart vorgegeben, dass ein Ansteigen der Rotationsgeschwindigkeit der Transferwelle 44 über die Rotationsgeschwindigkeit der Elektromotor-Ausgangswelle 41 verhindert wird, und somit erfolgt keine Verlagerung der Transferwelle 44 zu der stromaufwärtigen Seite der Elektromotor-Ausgangswelle 41.
3B veranschaulicht den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt und der Elektromotor 40 zum Erzeugen von Kraft durch einen regenerativen Bremsvorgangs in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus veranlasst wird. Bei dem Ausführen eines regenerativen Bremsvorgangs während der Rückwärtsfahrt in dem ersten Kupplungs-Betriebsmodus dreht sich die Transferwelle 44 mit einer geringfügig höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Elektromotor-Ausgangswelle 41, und somit überträgt die zweite Einwegkupplung 59 kein Drehmoment von der Transferwelle 44 zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41. Somit wird das Bremsdrehmoment über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen, wie dies durch einen dicken Pfeil veranschaulicht ist.
Als nächstes wird der zweite Kupplungs-Betriebsmodus unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 veranschaulicht einen Drehmomentübertragungsweg bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs, und 5 zeigt einen Drehmomentübertragungsweg bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs.
Wie in 4A gezeigt ist, wird in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus die Primärwelle 11 durch den Verbrennungsmotor zum Ausführen einer Rotationsbewegung in Vorwärtsrichtung angetrieben, und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 wird zum Ausführen einer Rotationsbewegung in Vorwärtsrichtung angetrieben.
Wenn in diesem Zustand das Ausgangsdrehmoment M des Elektromotors 40 über das Drehmoment T der Transferwelle 44 ansteigt, erfolgt eine Verschiebung der Elektromotor-Ausgangswelle 41 auf die stromaufwärtige Seite der Transferwelle 44, und der Elektromotor 40 gelangt dadurch in einen Kraftbetriebsmodus relativ zu der Transferwelle 44, so dass die Elektromotor-Ausgangsleistung über die zweite Einwegkupplung 49 zu der Transferwelle 44 übertragen wird.
Dabei ist ein Drehmoment P der Primärwelle 11 geringer als das Ausgangsdrehmoment M des Elektromotors 40, und somit überträgt die erste Einwegkupplung 39 kein Drehmoment von der Primärwelle 11 zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41.
Wie in 4A gezeigt ist, wird somit die Elektromotor-Ausgangsleistung über die zweite Einwegkupplung 59 derart zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen, dass die Elektromotor-Ausgangsleistung ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 direkt zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen wird. Infolgedessen kann ein Fahren des Fahrzeugs in äußerst effizienter Weise sowie ohne Kraftübertragungsverlust indem stufenlos verstellbaren Getriebe 10 bewerkstelligt werden.
Darüber hinaus können die Elektromotor-Ausgangswelle 41 und die Ausgangs-Transmissionswelle 57 durch die Einwegkupplung 59 direkt gekoppelt werden, und daher kann die Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen werden, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist.
Auf diese Weise kann die Notwendigkeit zum Vorsehen eines Elektromotors zum Betreiben der Ölpumpe bei gestopptem Verbrennungsmotor eliminiert werden. Andererseits kann die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung auch über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen werden.
Jedoch ist das Schaltverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 derart vorgegeben, dass ein Ansteigen der Rotationsgeschwindigkeit der Transferwelle 44 über die Rotationsgeschwindigkeit der Elektromotor-Ausgangswelle 41 verhindert wird, und somit erfolgt keine Verlagerung der Transferwelle 44 zu der stromaufwärtigen Seite der Elektromotor-Ausgangswelle 41.
Wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist, wird nur die Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen. Der in 4A dargestellte Drehmomentübertragungsweg ist somit ähnlich dem in der 3A, jedoch bei entgegengesetzter Fahrtrichtung.
4B veranschaulicht den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt und der Elektromotor 40 zum Erzeugen von Leistung durch regeneratives Bremsen in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus veranlasst wird. Beim Ausführen eines regenerativen Bremsvorgangs in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus dreht sich die Transferwelle 44 mit einer geringfügig höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Elektromotor-Ausgangswelle 41.
Infolgedessen wird das Bremsdrehmoment über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 und die erste Einwegkupplung 39 zu dem Elektromotor 40 übertragen, während die zweite Einwegkupplung 59 gelöst bleibt, wie dies durch dicke Pfeile dargestellt ist. Der in 4B dargestellte Drehmomentübertragungsweg ist somit ähnlich dem in der 3B, jedoch bei entgegengesetzter Fahrtrichtung.
5A zeigt einen Zustand, in dem die Elektromotor-Ausgangswelle 41 zum Ausführen einer Rotationsbewegung in umgekehrter bzw. Rückwärtsrichtung veranlasst wird, so dass das Fahrzeug in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus rückwärts fährt. Der Drehmomentübertragungsweg dabei ist ähnlich dem in der 2A, jedoch bei entgegengesetzter Fahrtrichtung.
Wenn in diesem Zustand das Ausgangsdrehmoment M des Elektromotors 40 über das Ausgangsdrehmoment P der Primärwelle 11 ansteigt, wird das Elektromotor-Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 40 über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu der Ausgangs-Transmissionswelle 57 übertragen.
Ähnlich wie bei dem in 2A dargestellten Drehmomentübertragungsweg können dabei die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe 10 zu dem Antriebsrad übertragen werden. Wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist, wird nur die Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen, und wenn der Elektromotor 40 gestoppt ist, wird nur die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad übertragen.
5B zeigt den Drehmomentübertragungsweg, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt und der Elektromotor 40 zum Erzeugen von Kraft durch regeneratives Bremsen in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus veranlasst wird. Der Drehmomentübertragungsweg ist dabei ähnlich dem in der 2B, jedoch bei entgegengesetzter Fahrtrichtung.
Wenn ein regenerativer Bremsvorgang während der Rückwärtsfahrt in dem zweiten Kupplungs-Betriebsmodus ausgeführt wird, dreht sich die Transferwelle 44 mit einer geringfügig höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Elektromotor-Ausgangswelle 41, und somit wird die zweite Einwegkupplung 59 eingerückt, um die Transferwelle 44 und die Elektromotor-Ausgangswelle 41 miteinander zu koppeln, so dass das Bremsdrehmoment ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes 10 direkt zu der Elektromotor-Ausgangswelle 41 übertragen wird.
Infolgedessen kann beim Ausführen eines regenerativen Bremsvorgangs während einer Rückwärtsfahrt regenerative Bremsenergie ohne Kraftübertragungsverlust in äußerst effizienter Weise zurückgewonnen werden.
Wie in 1 gezeigt, besitzt die Kraftübertragungsvorrichtung die erste Einwegkupplung 39, die zwischen dem einen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle 41 des Elektromotors 40 und der Primärwelle 11 angeordnet ist, sowie die zweite Einwegkupplung 59, die zwischen dem anderen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle 41 und der Ausgangs-Transmissionswelle 57 angeordnet ist.
Infolgedessen wird eine Vielzahl von Drehmomentübertragungswegen in der Kraftübertragungsvorrichtung durch die jeweiligen Einwegkupplungen 39 und 59 gebildet, die ohne die Notwendigkeit betrieben werden, dass ihnen ein Öldruck zugeführt wird. Der Drehmomentübertragungsweg kann durch die Einwegkupplungen 39 und 59 umgeschaltet werden, und somit kann das Fahrzeug unter Verwendung von Kraft von dem Elektromotor 40 gestartet werden, d. h. ohne Notwendigkeit, den Verbrennungsmotor zum Betreiben der Ölpumpe 19 in Betrieb zu setzen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und im Rahmen der Erfindung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise wird vorstehend ein stufenlos verstellbares Getriebe 10 als Schaltmechanismus verwendet, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Fahrzeug Anwendung finden, bei dem ein abgestufter Schaltmechanismus als Schaltmechanismus verwendet wird.
Darüber hinaus handelt es sich bei dem in den Zeichnungen dargestellten stufenlos verstellbaren Getriebe 10 um einen Mechanismus vom Typ mit Riemenantrieb, jedoch kann stattdessen auch ein Mechanismus vom Typ mit Traktionsantrieb verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: stufenlos verstellbares Getriebe
11: Primärwelle
12: Sekundärwelle
13a: Getriebegehäuse
13b: Wandlergehäuse
13c: Motorgehäuse
13d: Transfergehäuse
14: Drehmomentwandler
15: Verbrennungsmotor-Ausgangswelle
16: Pumpenlaufrad
17: Turbinenwelle
18: Turbinenläufer
19: Ölpumpe
20: Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus
21: Kupplungstrommel
22: Kupplungsnabe
23: Vorwärts-Kupplung
24: Sonnenrad
25: Hohlrad
26: Träger
27: Ritzel
28: Ritzel
29: Rückwärts-Bremse
31: Primär-Riemenscheibe
31a: feststehende Riemenscheibe
31b: bewegliche Riemenscheibe
32: Sekundär-Riemenscheibe
32a: feststehende Riemenscheibe
32b: bewegliche Riemenscheibe
33: Riemen
34: Primär-Ölkammer
35: Zylinder
36: Sekundär-Ölkammer
37: Zylinder
39: erste Einwegkupplung
40: Elektromotor
41: Elektromotor-Ausgangswelle
42: Rotor
43: Stator
44: Transferwelle
45: Transferkupplung
46: Hinterrad-Ausgangswelle
47: Kupplungsnabe
48: Kupplungstrommel
49: Kolben
51: Kardanwelle
52: hinterer Differentialmechanismus
53: Vorderrad-Ausgangswelle
54: Zahnrad
55: Zahnrad
56: vorderer Differentialmechanismus
57: Ausgangs-Transmissionswelle
59: zweite Einwegkupplung
61: Zahnrad
62: Zahnrad
63: Ausgangskupplung
64: Kupplungsnabe
65: Kupplungstrommel
66: Hydraulikkolben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004-011819 A [0005]
JP 2007-261348 A [0007]

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad überträgt; wobei die Kraftübertragungsvorrichtung folgendes aufweist: einen Schaltmechanismus (10) mit einer Getriebeeingangswelle, die mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle (15) gekoppelt ist, und mit einer Getriebeausgangswelle (12), zu der die Rotationsbewegung der Getriebeeingangswelle nach einen Schaltvorgang über ein Kraftübertragungselement übertragen wird; eine erste Einwegkupplung (39), die zwischen dem einen Endbereich einer Elektromotor-Ausgangswelle (41) eines Elektromotors (40) und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, um ein Drehmoment in einer einzigen Richtung zwischen der Elektromotor-Ausgangswelle (41) und der Getriebeeingangswelle zu übertragen; und eine zweite Einwegkupplung (59), die zwischen einer mit dem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle (57) und dem anderen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle (41) angeordnet ist, um ein Drehmoment in einer einzigen Richtung zwischen der Elektromotor-Ausgangswelle (41) und der Ausgangs-Transmissionswelle zu übertragen, wobei eine Vielzahl von Drehmomentübertragungswegen durch die beiden Einwegkupplungen (39, 59) zwischen dem Elektromotor (40) und dem Antriebsrad gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Einwegkupplung (39) ein Drehmoment von der Elektromotor-Ausgangswelle (41) zu der Getriebeeingangswelle überträgt und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockiert; wobei die zweite Einwegkupplung (59) ein Drehmoment von der Ausgangs-Transmissionswelle (57) zu der Elektromotor-Ausgangswelle (41) überträgt und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockiert; und wobei ein regeneratives Bremsdrehmoment und die Elektromotor-Ausgangsleistung über die zweite Einwegkupplung (50) ohne Durchlaufen des Schaltmechanismus (10) während einer Vorwärtsfahrt zu dem Elektromotor (40) übertragen werden bzw. während einer Rückwärtsfahrt zu dem Antriebsrad übertragen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Einwegkupplung (39) ein Drehmoment von der Getriebeeingangswelle (41) zu der Elektromotor-Ausgangswelle überträgt und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockiert; wobei die zweite Einwegkupplung (59) ein Drehmoment von der Elektromotor-Ausgangswelle (41) zu der Ausgangs-Transmissionswelle (57) überträgt und eine Drehmomentübertragung in einer entgegengesetzten Richtung blockiert; und wobei die Elektromotor-Ausgangsleistung und ein regeneratives Bremsdrehmoment über die zweite Einwegkupplung (59) ohne Durchlaufen des Schaltmechanismus (10) während einer Vorwärtsfahrt zu dem Antriebsrad übertragen werden bzw. während einer Rückwärtsfahrt zu dem Elektromotor (40) übertragen werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausgangs-Transmissionswelle folgendes aufweist: eine Transferwelle (44), die mit der zweiten Einwegkupplung (59) koaxial mit der Elektromotor-Ausgangswelle (41) gekoppelt ist; eine Hinterrad-Ausgangswelle (46), die mit der Transferwelle (44) über eine Transferkupplung (45) gekoppelt ist, um Kraft zu einem Hinterrad zu übertragen; und eine Vorderrad-Ausgangswelle (53), die mit der Transferwelle (44) gekoppelt ist, um Kraft zu einem Vorderrad zu übertragen.